CN108411271B - 一种制备多孔纳米铜结构的方法 - Google Patents
一种制备多孔纳米铜结构的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108411271B CN108411271B CN201810480114.9A CN201810480114A CN108411271B CN 108411271 B CN108411271 B CN 108411271B CN 201810480114 A CN201810480114 A CN 201810480114A CN 108411271 B CN108411271 B CN 108411271B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- electron beam
- sputtering
- exposure
- radio frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5846—Reactive treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制备多孔纳米铜结构的方法。本发明首先清洗沉积样品的Si衬底,然后将衬底放置在样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm。当真空腔内本底气压低于6×10- 6mbar时,通入混合气体,从而溅射铜靶;溅射镀膜后,将Cu3N薄膜样品取出并放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在1微米左右,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光。最后启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,根据SEM扫描图像结果,调节曝光参数,直到出现预期多孔纳米铜结构为止。本发明能有效地形成预期纳米多孔铜结构,纳米多孔铜结构具有纳米级的粗糙表面,具有产生“热点”的可能性。
Description
技术领域
本发明属于半导体薄膜制备领域,特别是涉及一种制备多孔纳米铜结构的方法。
背景技术
具有反ReO3结构、低分解温度的氮化亚铜(Cu3N)半导体材料,在光信息存储和大规模集成电路方面具有非常光明的应用前景。最近,该材料被报道亦可用于自旋电子器件、太阳能电池、燃料电池、磁隧道结等领域,因而该体系在国际上广受关注。
Cu3N稳定性很差,分解温度在100-470℃之间,Cu3N半导体薄膜在电子束或激光束短时间曝光后,由于热效应会迅速局域分解,会留下一条金属线或者形成一系列金属点,正是热稳定性差为其带来了许多新颖的、非常有价值的应用,主要是在硬电子学、微纳图形化结构制作、光信息存储等领域。
采用电子束或激光束曝光分解后的金属铜容易被氧化,因此目前关于分解产物的研究主要集中在产物的成分是否金属铜上,对于分解产物更深入更细节的研究还为之甚少。
发明内容
本发明在保证分解产物是金属铜的基础上,提供一种制备多孔纳米铜结构的方法。多孔纳米铜结构是一种非常有潜力的表面增强拉曼散射基底材料,好的基底材料可用于单个分子拉曼信号探测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案具体包括如下步骤:
步骤1.将用于沉积样品的Si衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水各超声清洗15分钟,待用;
步骤2.将清洗好的Si衬底放置在磁控溅射的样品台上,其中第一个样品台为空,其他三个样品台放置Si衬底;并将铜靶当前位置对准第一个样品台;四个样品台与铜靶表面均设置在真空腔内,且样品台与铜靶表面平行并且相距55mm-60mm;
步骤3.关腔门,抽真空;当真空腔内本底真空气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为20-40sccm的混合气体,混合气体包括氮气和氩气,且氮气和氩气的流量比为20:1-5:1;调节插板阀的开度,从而调节真空腔内的工作气压,使得工作气压保持在0.8-1.2Pa;
步骤4.打开射频源,预热5-10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50-150W;观察真空腔内是否起辉;若起辉,则跳转到步骤5,若没有起辉,则继续增加预溅射功率,若预溅射功率为150W扔没起辉,则增加氩气含量,直至起辉,然后跳转至步骤5;
步骤5.调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面;
步骤6.旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5-30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;
步骤7.再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2-3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;
步骤8.将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm-1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;
所述的电子束曝光的能量为10Kev-15Kev,电子束曝光的时间为15min-35分钟;
步骤9.曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌;若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则重复步骤8,并调节步骤8中的曝光参数,即调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
所述的铜靶中铜含量大于等于99.99%。
所述的氮气和氩气的纯度均大于等于99.99%。
所述的预溅射过程中,第一个样品台与铜靶之间不设置挡板。
所述的电子束曝光的能量优选为5Kev-15Kev,最佳为10Kev;电子束曝光的时间优选为15min-35分钟,最佳为30分钟。
所述的溅射镀膜时间优选为15-20min。
所述的将清洗好的Si衬底先放置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯,然后再将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射的样品台上。
本发明通过磁控溅射在Si衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM样品对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构。
拉曼实验的结果表明纳米多孔铜结构实现了拉曼增强,是一种具有潜力的SERS基底材料。
本发明有益效果如下:
本方法弥补了现有技术的不足,提供了是一种制备多孔纳米铜结构的方法,避免了Cu3N薄膜分解后铜产物的氧化,通过SEM扫描和曝光模式的切换,能实时调节曝光参数,更有效地形成预期纳米多孔铜结构,纳米多孔铜结构具有纳米级的粗糙表面,具有产生“热点”的可能性。
附图说明
图1经不同尺寸电子束斑曝光,曝光后Cu3N薄膜的SEM图,曝光时间3min。
图2Cu3N薄膜曝光后形成的多孔纳米铜结构,曝光时间30min。
图3表面增强Raman散射光谱及对应位置的SEM形貌。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
步骤1.将用于沉积样品的Si衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水各超声清洗15分钟,待用;
步骤2.将清洗好的Si衬底放置在磁控溅射的样品台上,其中第一个样品台为空,其他三个样品台放置Si衬底;并将铜靶当前位置对准第一个样品台;四个样品台与铜靶表面均设置在真空腔内,且样品台与铜靶表面平行并且相距55mm-60mm;
步骤3.关腔门,抽真空;当真空腔内本底真空气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为20-40sccm的混合气体,混合气体包括氮气和氩气,且氮气和氩气的流量比为20:1-5:1;调节插板阀的开度,从而调节真空腔内的工作气压,使得工作气压保持在0.8-1.2Pa;
步骤4.打开射频源,预热5-10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50-150W;观察真空腔内是否起辉;若起辉,则跳转到步骤5,若没有起辉,则继续增加预溅射功率,若预溅射功率为150W扔没起辉,则增加氩气含量,直至起辉,然后跳转至步骤5;
步骤5.调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面;
步骤6.旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5-30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;
步骤7.再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2-3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;
步骤8.将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm-1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;
所述的电子束曝光的能量为10Kev-15Kev,电子束曝光的时间为15min-35分钟;
步骤9.曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌;若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则重复步骤8,并调节步骤8中的曝光参数,即调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
所述的铜靶中铜含量大于等于99.99%。
所述的氮气和氩气的纯度均大于等于99.99%。
所述的预溅射过程中,第一个样品台与铜靶之间不设置挡板。
所述的电子束曝光的能量优选为5Kev-15Kev,最佳为10Kev;电子束曝光的时间优选为15min-35分钟,最佳为30分钟。
所述的溅射镀膜时间优选为15-20min。
所述的将清洗好的Si衬底先放置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯,然后再将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射的样品台上。
如图1所示,在电子束曝光的作用下,Cu3N薄膜改变分解成Cu和N2,改变电子束斑大小,可改变曝光区域的尺寸。
如图2所示,经过30min时间的曝光,Cu3N薄膜在曝光区域形成了纳米多孔铜结构。
如图3所示,纳米多孔铜结构实现了拉曼增强的效果。
实施例1
本发明通过磁控溅射在Si衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为40sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为20:1;打开射频源,预热5分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜20min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为5Kev,电子束曝光的时间为15min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
实施例2
本发明通过磁控溅射在Si衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为30sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为10:1;打开射频源,预热10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为150W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在600nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为10Kev,电子束曝光的时间为30min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
实施例3
本发明通过磁控溅射在Si衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为40sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为5:1;打开射频源,预热8分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为100W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为15Kev,电子束曝光的时间为35min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
实施例4
本发明通过CVD在Si衬底上制备石墨烯,通过磁控溅射在石墨烯衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯。之后将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为40sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为20:1;打开射频源,预热5分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜20min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为5Kev,电子束曝光的时间为15min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
实施例5
本发明通过CVD在Si衬底上制备石墨烯,通过磁控溅射在石墨烯衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯。之后将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为30sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为10:1;打开射频源,预热10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为150W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在600nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为10Kev,电子束曝光的时间为30min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
实施例6
本发明通过CVD在Si衬底上制备石墨烯,通过磁控溅射在石墨烯衬底上制备了Cu3N薄膜,利用SEM对样品进行电子束曝光,最终形成纳米多孔铜结构,从而完成SERS基底的制备。首先将用于沉积样品的衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水超声清洗15分钟,然后将衬底置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯。之后将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射设备样品架上,样品架与靶表面平行并且相距55mm,当真空腔内本底气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为40sccm的混合气体,且混合气体氮气和氩气的流量比为5:1;打开射频源,预热8分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为100W直至起辉,调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面。旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2~3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;所述的电子束曝光的能量为15Kev,电子束曝光的时间为35min。曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌,若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
如图1所示,在电子束曝光的作用下,Cu3N薄膜改变分解成Cu和N2,改变电子束斑大小,可改变曝光区域的尺寸。增加曝光时间至30min,Cu3N薄膜在曝光区域形成了纳米多孔铜结构,如图2所示。纳米多孔铜结构实现了拉曼增强的效果,如图3所示。
Claims (8)
1.一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1.将用于沉积样品的Si衬底依次用洗洁精、丙酮、无水酒精和去离子水各超声清洗15分钟,待用;
步骤2.将清洗好的Si衬底放置在磁控溅射的样品台上,其中第一个样品台为空,其他三个样品台放置Si衬底;并将铜靶当前位置对准第一个样品台;四个样品台与铜靶表面均设置在真空腔内,且样品台与铜靶表面平行并且相距55mm-60mm;
步骤3.关腔门,抽真空;当真空腔内本底真空气压低于6×10-6mbar时,向真空腔内通入流速为20-40sccm的混合气体,混合气体包括氮气和氩气,且氮气和氩气的流量比为5:1-20:1;调节插板阀的开度,从而调节真空腔内的工作气压,使得工作气压保持在0.8-1.2Pa;
步骤4.打开射频源,预热5-10分钟,开启射频,增加射频功率至预溅射功率,预溅射功率为50-150W;观察真空腔内是否起辉;若起辉,则跳转到步骤5,若没有起辉,则继续增加预溅射功率,若预溅射功率为150W仍没起辉,则增加氩气含量,直至起辉,然后跳转至步骤5;
步骤5.调节混合气体的比例,将氩气的流量将为0,同时增加氮气流量,保持中流量不变;预溅射镀膜30min,从而稳定真空腔内等离子体,同时清洗铜靶表面;
步骤6.旋转样品台,将铜靶当前位置对准第二个样品台,溅射镀膜5-30min后;然后再旋转样品台,直至第三个样品台与第四个样品台都完成溅射镀膜;
步骤7.再次旋转样品台,将铜靶当前位置对准第一个样品台,降低射频功率,关闭射频加载并停止通入氮气;2-3分钟后关闭射频源电源;开腔,将三个样品台上的Cu3N薄膜样品取出;
步骤8.将Cu3N薄膜样品放入SEM样品室,抽真空,选择电子束曝光模式,调节电子束聚焦,使电子束束斑控制在200nm-1000nm,对Cu3N薄膜选定区域进行电子束曝光;
所述的电子束曝光的能量为10KeV -15KeV ,电子束曝光的时间为15min-35分钟;
步骤9.曝光结束后,启用SEM扫描模式,对曝光区进行SEM成像,观测曝光后形貌;若形貌不是预期的多孔纳米铜结构,则重复步骤8,并调节步骤8中的曝光参数,即调整电子束束斑大小、电子束曝光的能量和时间,直至曝光后形貌为预期多孔纳米铜结构。
2.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于所述的铜靶中铜含量大于等于99.99%。
3.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于所述的氮气和氩气的纯度均大于等于99.99%。
4.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于所述的预溅射过程中,第一个样品台与铜靶之间不设置挡板。
5.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于所述的电子束曝光的能量为5KeV -15KeV ,电子束曝光的时间为15min-35分钟。
6.根据权利要求5所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于电子束曝光的能量为10KeV ,电子束曝光的时间为30分钟。
7.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于溅射镀膜时间为15-20min后。
8.根据权利要求1所述的一种制备多孔纳米铜结构的方法,其特征在于将清洗好的Si衬底放置于CVD中,通甲烷,高温沉积石墨烯,然后再将沉积有石墨烯的衬底放置在磁控溅射的样品台上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810480114.9A CN108411271B (zh) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | 一种制备多孔纳米铜结构的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810480114.9A CN108411271B (zh) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | 一种制备多孔纳米铜结构的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108411271A CN108411271A (zh) | 2018-08-17 |
CN108411271B true CN108411271B (zh) | 2020-09-29 |
Family
ID=63140062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810480114.9A Active CN108411271B (zh) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | 一种制备多孔纳米铜结构的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108411271B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109852936A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-07 | 北京科技大学 | 原位制备高通量薄膜并原位至微纳加工的装置及方法 |
CN113755794B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-08-11 | 桂林理工大学 | 一种多孔Cu-SiC复合膜及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104320913A (zh) * | 2014-09-25 | 2015-01-28 | 南京邮电大学 | 一种基于氮化铜薄膜的柔性线路板制造方法 |
CN105543796B (zh) * | 2016-02-01 | 2018-03-27 | 山东大学 | 一种由磁控溅射制备纳米多孔铜薄膜材料的方法 |
CN105842227A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-10 | 中国科学院物理研究所 | 表面增强拉曼衬底的制备方法及表面增强拉曼衬底结构 |
CN106442464B (zh) * | 2016-09-19 | 2019-03-08 | 宁波大学 | 一种硅片/还原石墨烯/金纳米复合材料的制备方法 |
CN106676495B (zh) * | 2017-01-25 | 2019-03-05 | 杭州电子科技大学信息工程学院 | 一种对Cu3N薄膜进行定量掺杂的装置及其使用方法 |
-
2018
- 2018-05-18 CN CN201810480114.9A patent/CN108411271B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108411271A (zh) | 2018-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5376223A (en) | Plasma etch process | |
CN112376024B (zh) | 一种氧化物薄膜的制备方法 | |
CN108411271B (zh) | 一种制备多孔纳米铜结构的方法 | |
CN108624843B (zh) | 一种表面增强拉曼散射基底的制备方法 | |
JP2009270158A (ja) | マグネトロンスパッタリング装置及び薄膜の製造法 | |
JPWO2009142223A1 (ja) | スパッタリング用ターゲット、薄膜の製造法及び表示装置 | |
JP3137760B2 (ja) | 多結晶半導体薄膜の製造法 | |
JPH08293483A (ja) | ガスクラスターイオンビームによる固体表面の 平坦化方法 | |
JPH0574746A (ja) | 微細加工方法及び微細加工装置 | |
US8721845B2 (en) | Coated article and method for making same | |
CN108588645B (zh) | 一种表面增强拉曼散射基底的制备方法 | |
CN102965538B (zh) | 一种多晶银铂合金等离子体薄膜材料的制备方法 | |
US8512859B2 (en) | Housing and method for making the same | |
US8568907B2 (en) | Housing and method for making the same | |
JP2009088323A (ja) | バリア膜の形成装置およびバリア膜の形成方法 | |
JP3273827B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
Sherman | I n situ removal of native oxide from silicon wafers | |
JPH09263948A (ja) | プラズマを用いた薄膜形成方法、薄膜製造装置、エッチング方法、及びエッチング装置 | |
CN100349264C (zh) | GaN基化合物材料上原位淀积高介电常数Al2O3和金属膜的方法 | |
Filipescu et al. | Properties of zirconium silicate thin films prepared by laser ablation | |
RU2772770C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ Gd2O3 НА ПОДЛОЖКЕ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА | |
Shaik et al. | On the quality of hydrogenated amorphous silicon deposited by sputtering | |
CN109781670B (zh) | 一种上转换荧光增强衬底及其制备方法 | |
US8568905B2 (en) | Housing and method for making the same | |
CN113430642B (zh) | 降低异质外延偏压阈值的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |