本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，特別是一種二維有序的金和氧化銦錫(indiumtinoxide，以下簡稱為ito)復(fù)合納米陣列及其制備方法。

技術(shù)背景

隨著納米科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展，有序金納米陣列及其復(fù)合結(jié)構(gòu)由于其所具有的獨(dú)特光學(xué)性質(zhì)和調(diào)控能力，已在表面增強(qiáng)拉曼散射襯底、太陽能電池及新型微納光電子器件等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。隨著各種微納加工技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，許多新型的金納米陣列結(jié)構(gòu)陸續(xù)被開發(fā)與研究，然而，如何實(shí)現(xiàn)各種特定形貌和尺寸的金復(fù)合納米陣列結(jié)構(gòu)的快速、大面積制備仍然是亟待解決的重要問題。

有序金納米陣列結(jié)構(gòu)的制備方法主要有刻蝕法和模板法等?？涛g法方法雖然精度高、可控性強(qiáng)，但是仍然存在加工效率低且成本較大等問題。在最近的十余年中，以納米球自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的模板法以其簡單、高效且低成本的優(yōu)勢得到了人們的大量關(guān)注。但迄今為止，基于該微納加工方法的大部分研究工作都集中在單一成分的金屬納米結(jié)構(gòu)陣列的制備和應(yīng)用上，然而金復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，尤其是與半導(dǎo)體材料的納米復(fù)合陣列結(jié)構(gòu)的制備，仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列及其制備方法，不僅能夠獲得厘米量級的大面積二維有序復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，所制備的二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列具有增強(qiáng)的可見至近紅外光學(xué)響應(yīng)和靈活調(diào)控能力，因而在光催化、太陽能電池及新型納米光電子器件等領(lǐng)域有極大的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列，其特點(diǎn)是由多個空心ito納米半球殼及附著在各個ito納米半球殼正上方的金納米顆粒按照六角密排結(jié)構(gòu)有序排布而成的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。

一種二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)取方形的沉積片依次在去離子水、丙酮、酒精、去離子水中分別超聲清洗30min，用作沉積基片；

2)將濃度為2.5wt％的單分散聚苯乙烯納米球水溶液與乙醇按體積比1:2～1:3的比例混合并超聲30分鐘，得到均勻分散的聚苯乙烯納米球混合溶液，所述的聚苯乙烯納米球的直徑為300～1000nm；

3)將50～150μl的聚苯乙烯納米球混合溶液旋涂在沉積基片表面，其中旋涂速度為2000r/min，時間為30s，隨后待其在室溫環(huán)境下干燥后，得到聚苯乙烯納米球單層六角密排結(jié)構(gòu)模板；

4)在所述的聚苯乙烯納米球單層六角密排結(jié)構(gòu)模板上首先沉積一層厚度為20～50nm的ito納米薄膜，再沉積一層厚度為10～30nm的金納米薄膜，隨后放置于電阻爐中進(jìn)行高溫退火處理，退火溫度為500～900℃，保溫時間大于30min，自然冷卻后，得到二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

本發(fā)明二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列的制備方法不僅能夠獲得厘米量級的大面積二維有序復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，所制備的二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列具有增強(qiáng)的可見至近紅外光學(xué)響應(yīng)和靈活調(diào)控能力，因而在光催化、太陽能電池及新型納米光電子器件等領(lǐng)域有極大的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列的高倍掃描電子顯微鏡(sem)形貌圖。

圖2為本發(fā)明二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列的樣品翻轉(zhuǎn)后的空心ito納米半球殼的高倍sem形貌圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)說明。

本發(fā)明所述的二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列的制備方法包括：

1)取方形的沉積片分別用去離子水和無水乙醇超聲5min洗凈，用作沉積基片，所述的沉積基片尺寸大于1cm²；

2)將單分散的聚苯乙烯納米球水溶液與乙醇混合，并均勻分散，從而制得聚苯乙烯納米球混合溶液；其中，聚苯乙烯納米球水溶液的濃度為2.5wt％，聚苯乙烯納米球的直徑為300～1000nm，聚苯乙烯納米球水溶液與乙醇的體積比為1:2到1:3之間。

3)將50～150μl的聚苯乙烯納米球混合溶液旋涂在沉積基片表面，其中旋涂速度為2000r/min，時間為30s，隨后待其在室溫環(huán)境下干燥后，得到聚苯乙烯納米球單層六角密排結(jié)構(gòu)模板；

4)在所述的聚苯乙烯納米球單層六角密排結(jié)構(gòu)模板上依次沉積一定厚度的ito和金納米薄膜，隨后放置于電阻爐中進(jìn)行高溫退火處理，自然冷卻后便可得到二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列。

具體地，所沉積的ito納米薄膜厚度為20～50nm，所沉積的金納米薄膜厚度為10～30nm；所采用的高溫退火溫度為500～900℃，保溫時間大于30min。

具體地，所述的金和ito納米薄膜的沉積方法可采用常用的磁控濺射、熱蒸鍍、脈沖激光沉積等方法。

為了對本發(fā)明二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列及其制備方法做進(jìn)一步說明，下列實(shí)施例按照本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)施，給出具體的實(shí)施方式和流程。

實(shí)施例1

(1)將直徑為600nm、濃度為2.5wt％的單分散聚苯乙烯納米球水溶液與乙醇按體積比1:2的比例混合超聲30min，使其均勻分散，從而得到聚苯乙烯納米球混合溶液。

(2)將尺寸為3mm×3mm的石英片依次在去離子水、丙酮、酒精、去離子水中分別超聲清洗30min，并在烘干后水平放置；隨后將50μl的聚苯乙烯納米球混合溶液旋涂在沉積基片表面，其中旋涂速度為2000r/min，時間為30s，隨后待其在室溫環(huán)境下干燥后，得到聚苯乙烯納米球單層六角密排結(jié)構(gòu)模板。

(3)采用磁控濺射方法，在所制備的聚苯乙烯納米球單層六角密排結(jié)構(gòu)模板上首先沉積一層厚度為20nm的ito納米薄膜，再沉積一層厚度為20nm的金納米薄膜，隨后放置于電阻爐中在500℃下保溫1h，自然冷卻后取出，石英玻璃空白基底上的橙紅色薄膜即為二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列。

對實(shí)施例1所得到的二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列通過sem進(jìn)行表面微觀結(jié)構(gòu)形貌的觀察，相關(guān)結(jié)果請見圖1和圖2。其中圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列的高倍sem形貌圖，圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列的樣品翻轉(zhuǎn)后的空心ito納米半球殼的高倍sem形貌圖。由圖1至圖2所示的sem圖像可以看出：本發(fā)明實(shí)施例1所制備的二維有序的金和ito復(fù)合納米陣列是由多個空心ito納米半球殼及附著在各個ito納米半球殼正上方的金納米顆粒按照六角密排結(jié)構(gòu)有序排布而成的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，陣列的周期為600nm。

實(shí)施例2

將直徑為300nm的聚苯乙烯納米球水溶液與乙醇混合得到聚苯乙烯納米球混合溶液，其他同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

將直徑為1000nm的聚苯乙烯納米球水溶液與乙醇混合得到聚苯乙烯納米球混合溶液，其他同實(shí)施例1。

實(shí)施例4

將聚苯乙烯納米球水溶液與乙醇按的混合體積比選為1:3，其他同實(shí)施例1。

實(shí)施例5

旋涂在沉積基片上的聚苯乙烯納米球混合溶液的體積選為150μl，其他同實(shí)施例1。

實(shí)施例6

在所制備的聚苯乙烯納米球單層六角密排結(jié)構(gòu)模板上首先沉積一層厚度為30nm的ito納米薄膜，再沉積一層厚度為20nm的金納米薄膜，其他同實(shí)施例1。

實(shí)施例7

在所制備的聚苯乙烯納米球單層六角密排結(jié)構(gòu)模板上首先沉積一層厚度為20nm的ito納米薄膜，再沉積一層厚度為30nm的金納米薄膜，其他同實(shí)施例1。

實(shí)施例8

將鍍膜后的樣品放置于電阻爐中在900℃下保溫1h，自然冷卻后取出，其他同實(shí)施例1。

以上所述主要闡述了本發(fā)明的核心設(shè)計思想，其中若干具體實(shí)施例，不應(yīng)當(dāng)構(gòu)成對本發(fā)明的限制。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明基本思想的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，而這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。