[发明专利]一种大面积单层胶体微球阵列的制备方法

说明书

本发明公开了一种大面积单层胶体微球阵列的制备方法，首先对基片进行亲水性处理，同时将二氧化硅微球均匀分散在水溶液中形成胶体溶液；之后将该胶体溶液以旋涂法旋涂在基片上。本发明运用实验设计与统计分析方法优化工艺参数，通过亲水处理基片、湿度控制、综合优化工艺参数等技术手段，制备的单层胶体微球阵列的面积可达到1cm²，同时无缺陷区域面积达到4000μm²，是现有单层胶体微球阵列无缺陷面积的15～20倍。

技术领域

本发明属于微纳尺度制备领域，具体涉及一种大面积单层胶体微球阵列的制备方法。

背景技术

单层胶体微球阵列，也被称为二维胶体球晶体，近年来吸引了广泛的关注。这主要是因为它们可以被用作表面图案化的通用模版，并能为制备二维有序纳米结构提供一种非常有效的途径。

在众多的制备方法中，由于易操作、成型快、与晶圆产业兼容等优点，旋涂法被广泛选做单层胶体微球阵列的制备方法。但旋涂法中涉及的工艺参数众多，以往的研究普遍采用一次只改变一种因素的方式来优化工艺参数。这种方式忽略掉了各因素之间的相互影响，其得到的优化参数并非最优情况，因此其能够得到的阵列面积也不大。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种大面积单层胶体微球阵列的制备方法，用本方法制备出的单层胶体微球阵列的面积大于1cm²，同时无缺陷面积达到4000μm²，达到现有单层胶体微球阵列的15～20倍。

本发明的技术方案是：一种大面积单层胶体微球阵列的制备方法，具体步骤如下：

(1)基片的亲水性处理

首先将基片浸入浓硫酸和过氧化氢的混合溶液，然后将基片用去离子水冲洗干净并用高压气体吹干；

(2)胶体球溶液的制备

将直径为1.5μm的SiO₂微球与去离子水机械混合之后超声分散，得到胶体球溶液；

(3)单层胶体微球阵列的制备

用旋涂法将(2)所得的胶体球溶液均匀分散在亲水处理过的基片上，调整旋涂工艺参数制备出大面积单层胶体微球阵列。

优选的，步骤(1)中浓硫酸与过氧化氢的体积比为1∶2.5～3.5。

优选的，步骤(1)中浓硫酸与过氧化氢的体积比为1∶3。

优选的，步骤(1)中浓硫酸和过氧化氢混合溶液加热至110-130℃，保温30分钟。

优选的，步骤(1)中浓硫酸和过氧化氢混合溶液加热至120℃，保温30分钟。

优选的，步骤(2)中SiO₂微球在胶体球溶液中的质量浓度为25％～35％。

优选的，步骤(2)中SiO₂微球在胶体球溶液中的质量浓度为30％。

优选的，步骤(3)中旋涂工艺参数通过实验设计与统计分析方法进行综合分析。

优选的，步骤(3)中的工艺参数为环境湿度。

优选的，步骤(3)中工艺参数为湿度23％～70％。

优选的，步骤(3)中工艺参数为湿度25％～40％。

优选的，步骤(3)中工艺参数还包括旋转速率500～4000rpm，旋转时间10～60s。

优选的，步骤(3)中工艺参数还包括旋转速率500～1000rpm，旋转时间10～30s。

本发明步骤(3)中的湿度是通过将空气通往饱和盐溶液的方式来控制。