利用阳极氧化铝模板制备多元纳米结构

大面积纳米结构在光学、电子学、光电器件、能量转换和存储等领域具有非常重要的应用价值。目前制备大面积纳米结构通常利用光刻、纳米压印和自组装等方法实现，但它们有一个共同的缺点是结构的参数（包括组成材料、尺寸、形状等）非常单一，无法实现二元甚至多元的大面积纳米结构。德国伊尔梅瑙工业大学的Liaoyong Wen等人利用阳极氧化铝模板制备出了大面积的二元纳米结构阵列。他们首先利用纳米压印的方法在铝箔表面制备出凹陷图形，然后利用阳极氧化的方法在凹陷图形处获得较深的纳米孔A。在正面旋涂PMMA保护，并将背面剩余的铝箔去除，再利用选择性刻蚀方法在孔A阻挡层阵列的间隙中得到纳米孔B，最后去除薄膜两侧的阻挡层即可获得贯穿的二元孔A和B的阵列。在去除阻挡层之前可以利用单侧腐蚀的方法进行孔A或者孔B的尺寸调整。该二元氧化铝模板可以结合电镀或者原子层沉积方法实现二元纳米线或纳米管阵列的制备。另外，通过额外的选择性刻蚀工艺，还可以引入孔C、孔D，获得三元以及四元的阳极氧化铝模板。利用该工艺获得的多元纳米线阵列结构可以用于多重催化中心的光催化反应、多栅极场晶体管、等离激元器件等。相关工作发表在Nature Nanotechnology 12 (2017) 244-250上。

图1 制备大面积二元阳极氧化铝模板的示意图。

图2 将二元掩膜版转化为二元纳米结构阵列的SEM图。

图3 利用选择性刻蚀制备三元以及四元氧化铝模板的SEM图。