一种新型InP纳米线阵列及其制备方法

一种新型inp纳米线阵列及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及半导体材料领域，更具体地，涉及一种新型inp纳米线阵列及其制备方法。

背景技术：

2.近年来，半导体材料的二维结构在半导体器件中受到越来越多的关注，相应地，二维结构的制备方法也在不断拓展。垂直排列的纳米结构具有优异的光吸收性能和抗反射性能，可以提供从结到外电极的光生载流子的快速收集。由于纳米线优异的性能，学者们研究了其在如太阳能电池光电器件中的应用。
3.目前纳米线的制备方法主要分为生长法和刻蚀法，虽然生长法所得的纳米线形貌较好，但是其阵列排布控制较难，同时还存在晶相难以控制的问题，与生长法相比，刻蚀法可以利用掩模版来解决这个问题。
4.刻蚀法分为干法刻蚀和湿法刻蚀，其中，湿法刻蚀对设备的要求虽然较简单，但是其所得到的纳米线结构没有高的纵横比，不能很好地满足实际要求。干刻法制备纳米线是将镀有图形化掩模版的样品置于化学气体内进行刻蚀，从而准确地获得所需长度和尺寸的纳米线，目前将这种方法应用于半导体纳米线的研究范围也在不断扩大。但是，普通的纳米微球掩模版存在排列不可控，无法保证单层分布等问题，导致无法准确的控制所刻蚀得到的纳米线的形状，尺寸等参数，从而限制了纳米微球掩模版的应用。所以，如何获得排列整齐、均匀有序的纳米线阵列是非常重要的。
5.现有技术公开了一种纳米线阵列制备方法，包括，a、在一衬底表面上旋涂纳米压印胶；b、将具有纳米结构阵列的模板压印在旋涂纳米压印胶上；c、将被转印有纳米结构阵列的一面与一柔性基底结合，以形成纳米级的微通道阵列；d、将用于生成纳米线的功能化聚合物溶液滴至微通道阵列的端口部，以使溶液受到所述微通道的毛细力的作用下，流入至所述微通道中，并在微通道中进行自组装，形成纳米线阵列；e、待微通道中的液体挥发，纳米阵列定型完成以后，将衬底揭除后以获取具有纳米线阵列的柔性基地。该发明能低成本且高效地实现制备整齐排列的纳米线阵列。
6.现有技术公开了一种纳米压印的方法。该方法包括以下步骤：提供衬底，在衬底表面形成聚合物层；将聚合物层加热至软化，并对聚合物层远离衬底的一侧进行第一次压印，以在聚合物层上形成具有多个光栅线的第一纳米压印图形；及将聚合物层加热至软化，再对第一纳米压印图形进行第二次压印，以得到更精细的纳米压印图形。上述纳米压印的方法能够得到更精细的纳米压印图形；同时，不需要制作更精细的模板，在现有模板的基础上就可以制得更精细的纳米压印图形，不仅能够降低模板的制作时间和成本，而且还能够保证和提高纳米压印图形的产出率和良品率。

技术实现要素：

7.本发明为克服上述现有技术所述干刻法制备纳米线所用的纳米微球掩模版因排
列不可控、无法保证单层分布，导致无法准确控制纳米线的形状、尺寸等参数的缺陷，提供一种新型inp纳米线阵列。
8.同时，本发明还提供一种新型inp纳米线阵列的制备方法。
9.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
10.一种新型inp纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：
11.步骤一，在inp基板其中一面旋涂增粘剂层，在压印模具其中一面旋涂抗黏剂形成防粘连层，所述压印模具带有光栅线和掩模版图案；
12.步骤二，在步骤一的增粘剂层上旋涂纳米压印胶层，并将所述纳米压印胶层加热至软化，将所述压印模具旋涂有所述防粘连层的一面对所述纳米压印胶层进行压印，在所述纳米压印胶层上形成具有多个光栅线和掩模版图案组成的纳米压印图形，得到纳米压印胶掩模版inp基板；
13.步骤三，将步骤二纳米压印胶掩模版inp基板整体冷却，通过紫外光照射使所述掩模版图案覆盖的区域固化，再进行脱模分离，然后用清洗液将所述已固化区域清洗干净；
14.步骤四，在步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板的纳米压印胶层表面蒸镀上无机薄膜，所述无机薄膜还覆盖了所述掩模版图案覆盖的区域，然后放入显影液中，洗去所述光栅线覆盖着的增粘剂层、防粘连层、纳米压印胶层及所述纳米压印胶层上的无机薄膜，只保留所述掩模版图案覆盖区域上的无机薄膜，得到无机薄膜掩模版inp基板；
15.步骤五，以步骤四无机薄膜掩模版inp基板上的无机薄膜作为阻挡层，进行刻蚀，制备与所述掩模版图案形状一致的inp纳米线阵列结构，然后将所述inp纳米线阵列结构顶部的无机薄膜去除，即得到新型inp纳米线阵列。
16.所述压印模具带有光栅线和掩模版图案，所述掩模版图案为通孔结构，可以透光，步骤三紫外光照射完毕后，所述掩模版图案所覆盖的区域会被固化，而所述光栅线不透光，所覆盖的区域即为未固化区域。
17.进一步优选地，掩模版图案为间距150～300nm，直径150～300nm的孔阵列。
18.本发明技术在所述inp基板与纳米压印胶之间旋涂有增粘剂层，可以保证纳米压印胶层牢固地覆盖在所述inp衬底上，同时在所述压印模具与所述纳米压印胶接触的一面旋涂抗粘剂得到防粘连层，旋涂完毕后，静置24h，通过对光的反射差异来判断所述抗粘剂已经完全覆盖所述压印模具，在脱模时，可以防止所述压印模具和所述纳米压印胶层相互粘连，导致压印模具被破坏，纳米压印胶层的图形出现形变，既提高了压印模具的使用寿命，又保证了良品率。
19.优选地，步骤一所述增粘剂层旋涂工艺参数如下：旋涂转速2500～4000r/min，旋涂时间20～50s，旋涂完毕后在90～130℃下加热1～5min，得到所述增粘剂层的厚度为5nm～8nm。
20.进一步优选地，步骤一所述增粘剂层旋涂工艺参数如下：旋涂转速为3000r/min，旋涂时间40s，旋涂加速度1500r/s，旋涂完毕后在115℃温度下加热2min，得到所述增粘剂层的厚度为6nm。
21.优选地，步骤一防粘连层的旋涂转速为2000～4000r/min，旋涂时间为30～60s，旋涂加速度为7～10r/s，重复上述旋涂工艺三次。
22.进一步优选地，步骤一防粘连层的旋涂转速为3000r/min，旋涂时间为40s，重复上
述旋涂工艺三次。
23.优选地，步骤二所述纳米压印胶层的旋涂转速为2500～4000r/min，旋涂时间20～50s。
24.优选地，步骤二的压印压强为5000～7000pa，压印时间3～8min。
25.优选地，步骤二通过气流加热、红外辐射加热、超声加热或电阻加热的任意一种加热方式使所述纳米压印胶层加热至80～100℃。
26.进一步优选地，步骤二通过气流加热、红外辐射加热、超声加热或电阻加热的任意一种加热方式使所述纳米压印胶层加热至90℃
27.优选地，步骤三所述脱模速率为0.02～0.05mm/min。
28.进一步优选地，步骤三所述脱模速率为0.03mm/min。
29.步骤三的脱模分离过程中，通过控制脱模速率使所述压印模具受力均匀，减小压印模具的形变，保证压印模具的完整性，提高其使用寿命。
30.优选地，步骤三所述清洗液为丙酮、二氯甲烷或中的任意一种。
31.优选地，步骤四所述无机薄膜为氧化铝薄膜或二氧化硅薄膜。
32.优选地，当步骤四所述无机薄膜为氧化铝薄膜，所述蒸镀工艺如下：将步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板置于蒸镀样品台上，设置样品台转速为3～8r/s，压力为10-4
pa，用电子束流将装有固体氧化铝的坩埚加热，控制所述氧化铝薄膜的生长速率为25～30nm/min，生长完毕后，在真空条件下冷却至室温。
33.优选地，当步骤四所述无机薄膜为二氧化硅薄膜，所述蒸镀工艺如下：将步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板置于蒸镀样品台上，设置样品台转速为3～8r/s，压力为10-4
pa，用电子束流将装有二氧化硅的坩埚加热，控制所述二氧化硅薄膜的生长速率为25～30nm/min，生长完毕后，在真空条件下冷却至室温。
34.在真空条件下冷却至室温，再取出基板，能避免热的基板在空气中再次氧化,影响后续制程。
35.优选地，步骤四所述纳米压印胶掩模版inp基板蒸镀上无机薄膜后，在显影液中浸泡10s，然后用氮气吹干。
36.优选地，步骤五利用耦合等离子刻蚀技术进行刻蚀，刻蚀工艺条件如下：将步骤四所述无机薄膜掩模版inp基板放入干刻设备中，设置反应腔室压力为10-1
～10pa，射频电源为90～120w，并通入流量为7～12sccm的三氟甲烷气体、四氟甲烷气体或者六氟甲烷气体，进行刻蚀28～35min。
37.进一步优选地，步骤五利用耦合等离子刻蚀技术进行刻蚀，刻蚀工艺条件如下：设置反应腔室压力为4pa，射频电源为100w，并通入流量为10sccm的三氟甲烷气体，进行刻蚀30min。
38.优选地，步骤五将刻蚀完成后的无机薄膜掩模版inp基板置于氢氧化钠溶液中浸泡2～5min，去除所述纳米线阵列结构顶部的无机薄膜。
39.优选地，所述新型inp纳米线阵列中的单根inp纳米线呈柱状或锥状，垂直于所述inp基板。
40.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
41.本发明通过使用纳米压印法先在inp基板上制备纳米压印胶掩模版，然后再在所
述纳米压印胶掩模版上制备无机薄膜掩模版，从而得到可控的掩模版图案和对应有序排列的纳米线阵列，保证了单层分布，可以准确控制纳米线阵列的形状、尺寸等参数。
42.在干法刻蚀工艺中，相较于使用纳米微球掩模版所得的刻蚀纳米线，本发明的纳米线阵列排列更加均匀有序，通过调整纳米线阵列的排列，可以实现对不同波长光的光工程管理，从而大幅度提高使用特定波长的光能器件的性能。
附图说明
43.图1为本发明制备新型inp纳米线阵列的工艺流程图；
44.图2为实施例1压印模具示意图；
45.图3为实施例1步骤二inp基板盖上压印模具后的俯视图；
46.图4为实施例1步骤二inp基板盖上压印模具后的横截面示意图；
47.图5为实施例1步骤二用压印模具在inp基板上进行压印的横截面示意图；
48.图6为实施例1步骤三中纳米压印胶掩模版inp基板中未固化的部分清洗干净后的俯视图；
49.图7为实施例1步骤四在inp基板上蒸镀上氧化铝薄膜后的俯视图；
50.图8为实施例1步骤四洗去压印胶及其上的氧化铝薄膜后的氧化铝薄膜掩模版inp基板俯视图；
51.图9为实施例1步骤四洗去压印胶及其上的氧化铝薄膜后的氧化铝薄膜掩模版inp基板横截面示意图；
52.图10为实施例1步骤五刻蚀完成后的氧化铝薄膜掩模版inp基板横截面示意图；
53.图11为实施例1新型inp纳米线阵列的横截面示意图；
54.图12为实施例1新型inp纳米线阵列的扫描电镜测试图。
55.图13为实施例2新型inp纳米线阵列的扫描电镜测试图。
56.图14为实施例3新型inp纳米线阵列的扫描电镜测试图。
57.图15为对比例1的inp纳米线阵列的扫描电镜测试图。
58.图16为对比例2的inp纳米线阵列的扫描电镜测试图。
59.图17为实施例1～3和对比例1～2的所得新型inp纳米线阵列的光吸收率图。
具体实施方式
60.下面结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
61.除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
62.一种新型inp纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：
63.步骤一，在inp基板其中一面以2500～4000r/min的转速旋涂增粘剂，旋涂持续20～50s，旋涂完毕后在90～130℃温度下加热1～5min，得到厚度为5～8nm的增粘剂层；在带有光栅线和掩模版图案的压印模具的其中一面以2000～4000r/min的旋涂转速旋涂抗粘剂30～60s，重复以上旋涂工艺三次，形成防粘连层，然后静置24h，通过对光的反射差异来判断抗粘剂已经完全覆盖压印模具；
64.步骤二，在步骤一的增粘剂层上以2500～4000r/min的转速旋涂纳米压印胶层，旋涂持续20～50s，并通过气流加热、红外辐射加热、超声加热或电阻加热的加热方式将纳米压印胶层加热到80～100℃，然后在5000～7000pa的压强下，将步骤一压印模具旋涂有防粘连层的一面对纳米压印胶层进行压印3～8min，在纳米压印胶层上形成具有多个光栅线和掩模版图案的纳米压印图形，得到纳米压印胶掩模版inp基板；
65.步骤三，将步骤二的纳米压印胶掩模版inp基板整体冷却，通过紫外光照射使掩模版图案覆盖的区域固化，再以0.02～0.05mm/min的速度进行脱模分离，然后用丙酮、二氯甲烷或将已固化的区域清洗干净；
66.步骤四，将步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板的纳米压印胶层表面蒸镀上无机薄膜，无机薄膜还覆盖了掩模版图案覆盖的区域，然后于显影液中浸泡10s，洗去光栅线覆盖的增粘剂层、防粘连层、纳米压印胶层及纳米压印胶层上的无机薄膜，再用氮气吹干，只保留掩模版图案覆盖区域上的无机薄膜，得到无机薄膜掩模版inp基板；
67.步骤五，以步骤四无机薄膜掩模版inp基板上的无机薄膜作为阻挡层，利用耦合等离子刻蚀技术进行进行刻蚀，将无机薄膜掩模版inp基板放入干刻设备中，设置反应腔室压力为10-1
～10pa，射频电源为90～120w，并通入流量为7～12sccm的三氟甲烷气体、四氟甲烷气体或者六氟甲烷气体，刻蚀28～35min，，制备与掩模版图案形状一致的inp纳米线阵列结构，将刻蚀完成后的无机薄膜掩模版inp基板置于氢氧化钠溶液中浸泡2～5min，将inp纳米线阵列结构顶部的无机薄膜去除，即得到新型inp纳米线阵列。
68.具体地，步骤四的无机薄膜为氧化铝薄膜或者二氧化硅薄膜，蒸镀方法如下：将步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板置于蒸镀样品台上，设置样品台转速为3～8r/s，压力为10-4
pa，用电子束流加热装有固体氧化铝或者二氧化硅的坩埚，控制氧化铝薄膜或者二氧化硅薄膜的生长速率为25～30nm/min，生长完毕后，在真空条件下冷却至室温。
69.实施例1
70.一种新型inp纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：
71.步骤一，在inp基板其中一面以3000r/min的转速旋涂增粘剂，旋涂持续40s，旋涂完毕后在115℃条件下加热2min，得到厚度为6nm的增粘剂层；在带有光栅线和掩模版图案的压印模具的其中一面以3000r/min的旋涂转速旋涂抗粘剂40s，重复以上旋涂工艺三次，形成防粘连层，然后静置24h，通过对光的反射差异来判断抗粘剂已经完全覆盖压印模具；
72.步骤二，在步骤一的增粘剂层上以4000r/min旋涂转速旋涂纳米压印胶层，旋涂持续40s，并通过气流加热的方式将纳米压印胶层加热到90℃，然后在5000pa的压强下，将步骤一压印模具旋涂有防粘连层的一面对纳米压印胶层进行压印3min，在纳米压印胶层上形成具有多个光栅线和掩模版图案的纳米压印图形，得到纳米压印掩模版inp基板；
73.步骤三，将步骤二的纳米压印胶掩模版inp基板整体冷却，通过紫外光照射使掩模版图案覆盖的区域固化，再以0.03mm/min的速度进行脱模分离，然后用丙酮将已固化的区域清洗干净；
74.步骤四，将步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板固定在蒸镀样品台上，设置样品台的旋转速度为5r/s，在10-4
pa的压力下，用电子束流加热放有固体氧化铝的坩埚，以30nm/min的生长速度在纳米压印胶层上生长氧化铝薄膜，氧化铝薄膜还覆盖了掩模版图案覆盖的区域，生长完毕后，在真空条件下冷却至室温再取出，然后于显影液中浸泡
10s，洗去光栅线覆盖的增粘剂层、防粘连层、纳米压印胶层及纳米压印胶层上的氧化铝薄膜，用氮气吹干，只保留掩模版图案覆盖区域上的氧化铝薄膜，得到氧化铝薄膜掩模版inp基板；
75.步骤五，以步骤四氧化铝薄膜掩模版inp基板上的氧化铝薄膜作为阻挡层，利用耦合等离子刻蚀技术进行刻蚀，将氧化铝薄膜掩模版inp基板放入干刻设备中，设置反应腔室压力为4pa，射频电源为100w，并通入流量为10sccm的三氟甲烷气体进行刻蚀30min，制备与掩模版图案形状一致的inp纳米线阵列结构，将刻蚀完成后的氧化铝薄膜掩模版inp基板置于氢氧化钠溶液中浸泡3min，然后将inp纳米线阵列结构顶部的氧化铝薄膜去除，即得到新型inp纳米线阵列。
76.具体地，本实施例制备新型inp纳米线阵列的工艺流程图，如图1所示。
77.具体地，本实施例的压印模具示意图，掩模版图案为间距150nm，直径为150nm的孔阵列，如图2所示。
78.具体地，本实施例步骤二inp基板盖上压印模具后的俯视图，如图3所示。
79.具体地，本实施例步骤二inp基板盖上压印模具后的横截面示意图，如图4所示，其中，1、压印模具，2、防粘连层，3、纳米压印胶层，4、增粘层，5、inp基板。
80.具体地，本实施例步骤二用压印模具在inp基板上进行压印的横截面示意图，如图5所示。
81.具体地，本实施例步骤三中纳米压印胶掩模版inp基板中未固化的部分清洗干净后的俯视图，如图6所示。
82.具体地，本实施例步骤四在inp基板上蒸镀上氧化铝薄膜后的俯视图，如图7所示。
83.具体地，本实施例步骤四洗去压印胶及其上的氧化铝薄膜后的氧化铝薄膜掩模版inp基板俯视图，如图8所示。
84.具体地，本实施例步骤四洗去压印胶及其上的氧化铝薄膜后的氧化铝薄膜掩模版inp基板横截面示意图，如图9所示，其中，6、氧化铝薄膜。
85.具体地，本实施例步骤五刻蚀完成后的氧化铝薄膜掩模版inp基板横截面示意图，如图10所示。
86.具体地，本实施例得到的新型inp纳米线阵列的横截面示意图，如图11所示。
87.对本实施例的新型inp纳米线阵列进行扫描电镜测试，如图12所示。从图12可知，本实施例相较于使用纳米微球掩模版所得的刻蚀纳米线，本实施例的纳米线阵列排列更加均匀有序，可实现对不同波长光的光工程管理，从而大幅度提高使用特定波长的光能器件的性能。
88.实施例2
89.一种新型inp纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：
90.步骤一，在inp基板其中一面以2500r/min的转速旋涂增粘剂，旋涂持续50s，旋涂完毕后在90℃条件下加热5min，得到厚度为5nm的增粘剂层；在带有光栅线和掩模版图案的压印模具的其中一面以2000r/min的旋涂转速旋涂抗粘剂60s，重复以上旋涂工艺三次，形成防粘连层，然后静置24h，通过对光的反射差异来判断抗粘剂已经完全覆盖压印模具；
91.步骤二，在步骤一的增粘剂层上以2500r/min旋涂转速旋涂纳米压印胶层，旋涂持续50s，并通过红外辐射加热的方式将纳米压印胶层加热到80℃，然后在6000pa的压强下，
将步骤一压印模具旋涂有防粘连层的一面对纳米压印胶层进行压印5min，在纳米压印胶层上形成具有多个光栅线和掩模版图案的纳米压印图形，得到纳米压印掩模版inp基板；
92.步骤三，将步骤二的纳米压印胶掩模版inp基板整体冷却，通过紫外光照射使掩模版图案覆盖的区域固化，再以0.02mm/min的速度进行脱模分离，然后用二氯甲烷将已固化的区域清洗干净；
93.步骤四，将步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板固定在蒸镀样品台上，设置样品台的旋转速度为3r/s，在10-4
pa的压力下，用电子束流加热放有固体氧化铝的坩埚，以25nm/min的生长速度在纳米压印胶层上生长氧化铝薄膜，氧化铝薄膜还覆盖了掩模版图案覆盖的区域，生长完毕后，在真空条件下冷却至室温再取出，然后于显影液中浸泡10s，洗去光栅线覆盖的增粘剂层、防粘连层、纳米压印胶层及纳米压印胶层上的氧化铝薄膜，用氮气吹干，只保留掩模版图案覆盖区域上的氧化铝薄膜，得到氧化铝薄膜掩模版inp基板；
94.步骤五，以步骤四氧化铝薄膜掩模版inp基板上的氧化铝薄膜作为阻挡层，利用耦合等离子刻蚀技术进行刻蚀，将氧化铝薄膜掩模版inp基板放入干刻设备中，设置反应腔室压力为10-1
pa，射频电源为90w，并通入流量为7sccm的四氟甲烷气体进行刻蚀28min，制备与掩模版图案形状一致的inp纳米线阵列结构，将刻蚀完成后的氧化铝薄膜掩模版inp基板置于氢氧化钠溶液中浸泡5min，然后将inp纳米线阵列结构顶部的氧化铝薄膜去除，即得到新型inp纳米线阵列。
95.具体地，本实施例制备新型inp纳米线阵列的工艺流程图如图1所示。
96.具体地，掩模版图案为间距200nm，直径为200nm的孔阵列。
97.对本实施例的新型inp纳米线阵列进行扫描电镜测试，如图13所示。从图13可知，本实施例相较于使用纳米微球掩模版所得的刻蚀纳米线，本实施例的纳米线阵列排列更加均匀有序，可实现对不同波长光的光工程管理，从而大幅度提高使用特定波长的光能器件的性能。
98.实施例3
99.一种新型inp纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：
100.步骤一，在inp基板其中一面以4000r/min的转速旋涂增粘剂，旋涂持续20s，旋涂完毕后在130℃条件下加热1min，得到厚度为8nm的增粘剂层；在带有光栅线和掩模版图案的压印模具的其中一面以4000r/min的旋涂转速旋涂抗粘剂30s，重复以上旋涂工艺三次，形成防粘连层，然后静置24h，通过对光的反射差异来判断抗粘剂已经完全覆盖压印模具；
101.步骤二，在步骤一的增粘剂层上以4000r/min旋涂转速旋涂纳米压印胶层，旋涂持续20s，并通过电阻加热的方式将纳米压印胶层加热到100℃，然后在7000pa的压强下，将步骤一压印模具旋涂有防粘连层的一面对纳米压印胶层进行压印8min，在纳米压印胶层上形成具有多个光栅线和掩模版图案的纳米压印图形，得到纳米压印掩模版inp基板；
102.步骤三，将步骤二的纳米压印胶掩模版inp基板整体冷却，通过紫外光照射使掩模版图案覆盖的区域固化，再以0.05mm/min的速度进行脱模分离，然后用将已固化的区域清洗干净；
103.步骤四，将步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板固定在蒸镀样品台上，设置样品台的旋转速度为8r/s，在10-4
pa的压力下，用电子束流加热放有二氧化硅的坩
埚，以30nm/min的生长速度在纳米压印胶层上生长二氧化硅薄膜，二氧化硅薄膜还覆盖了掩模版图案覆盖的区域，生长完毕后，在真空条件下冷却至室温再取出，然后于显影液中浸泡10s，洗去光栅线覆盖的增粘剂层、防粘连层、纳米压印胶层及纳米压印胶层上的二氧化硅薄膜，用氮气吹干，只保留掩模版图案覆盖区域上的二氧化硅薄膜，得到二氧化硅薄膜掩模版inp基板；
104.步骤五，以步骤四二氧化硅薄膜掩模版inp基板上的二氧化硅薄膜作为阻挡层，利用耦合等离子刻蚀技术进行刻蚀，将二氧化硅薄膜掩模版inp基板放入干刻设备中，设置反应腔室压力为10pa，射频电源为120w，并通入流量为12sccm的六氟甲烷气体进行刻蚀35min，制备与掩模版图案形状一致的inp纳米线阵列结构，将刻蚀完成后的二氧化硅薄膜掩模版inp基板置于氢氧化钠溶液中浸泡2min，然后将inp纳米线阵列结构顶部的氧化铝薄膜去除，即得到新型inp纳米线阵列。
105.具体地，本实施例制备新型inp纳米线阵列的工艺流程图如图1所示。
106.具体地，掩模版图案为间距300nm，直径为300nm的孔阵列。
107.对本实施例的新型inp纳米线阵列进行扫描电镜测试，如图14所示。从图14可知，本实施例相较于使用纳米微球掩模版所得的刻蚀纳米线，本实施例的纳米线阵列排列更加均匀有序，可实现对不同波长光的光工程管理，从而大幅度提高使用特定波长的光能器件的性能。
108.对比例1～2
109.对比例1～2的制备条件与实施例1相似，不同之处在于，使用具有不同尺寸掩模版图案的压印模具以控制纳米线的直径，制备得到纳米线直径不同的新型inp纳米线阵列。
110.通过扫描电子显微镜测定实施例1～3和对比例1～2所得新型inp纳米线阵列的纳米线直径，结果如表1所示。
111.对比例1的掩模版图案为间隔100nm，直径为50nm的正六边形形孔阵列。对对比例1的inp纳米线阵列进行扫描电镜测试，如图15所示。从图上可知，纳米线的粘连有显著改善，但是尖端部分过刻现象仍然较为严重，多为针状或锥状，容易产生衍射，影响纳米线阵列性能的发挥。
112.对比例2的掩模版图案为间隔150nm，直径为100nm的正六边形形孔阵列。对对比例2的inp纳米线阵列进行扫描电镜测试，如图16所示。从图上可知，通过纳米微球刻蚀的纳米线直径不规则，过刻现象严重，导致纳米线阵列的作用显著减弱。
113.通过测定实施例1～3和对比例1～2所得新型inp纳米线阵列的光吸收效果，结果如图17和表2所示。
114.表1实施例1～3和对比例1～2所得新型inp纳米线阵列的纳米线直径
[0115][0116][0117]
表2实施例1～3和对比例1～2所得新型inp纳米线阵列的光吸收率
[0118][0119]
由表1和表2可知，实施例1～3和对比例1～2通过使用具有不同尺寸掩模版图案的压印模具，获得不同纳米线的直径大小，显著影响了新型inp纳米线阵列的光吸收效果，从而影响光电器件的光电性能。
[0120]
从图17可知，随着纳米线直径的增大，光吸收的比例逐渐增加，这一增加幅度在纳米线直径达到150nm时开始放缓，并逐渐保持不变，因此可以通过本技术方案，控制压印模具的掩模版图案的尺寸、大小等参数，使新型inp纳米线阵列获得具有光吸收率较高的纳米线直径。
[0121]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在inp基板其中一面旋涂增粘剂层，在压印模具其中一面旋涂抗黏剂形成防粘连层，所述压印模具带有光栅线和掩模版图案；步骤二，在步骤一的增粘剂层上旋涂纳米压印胶层，并将所述纳米压印胶层加热至软化，将所述压印模具旋涂有所述防粘连层的一面对所述纳米压印胶层进行压印，在所述纳米压印胶层上形成具有多个光栅线和掩模版图案组成的纳米压印图形，得到纳米压印胶掩模版inp基板；步骤三，将步骤二纳米压印胶掩模版inp基板整体冷却，通过紫外光照射使所述掩模版图案覆盖的区域固化，再进行脱模分离，然后用清洗液将所述已固化区域清洗干净；步骤四，在步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板的纳米压印胶层表面蒸镀上无机薄膜，所述无机薄膜还覆盖了所述掩模版图案覆盖的区域，然后放入显影液中，洗去所述光栅线覆盖着的增粘剂层、防粘连层、纳米压印胶层及所述纳米压印胶层上的无机薄膜，只保留所述掩模版图案覆盖区域上的无机薄膜，得到无机薄膜掩模版inp基板；步骤五，以步骤四无机薄膜掩模版inp基板上的无机薄膜作为阻挡层，进行刻蚀，制备与所述掩模版图案形状一致的inp纳米线阵列结构，然后将所述inp纳米线阵列结构顶部的无机薄膜去除，即得到新型inp纳米线阵列。2.根据权利要求1所述新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤一增粘剂旋涂工艺如下：旋涂转速2500～4000r/min，旋涂时间20～50s，旋涂完毕后在90～130℃温度下加热1～5min，得到所述增粘剂层的厚度为5～8nm。3.根据权利要求1所述新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤一防粘连层的旋涂转速为2000～4000r/min，旋涂时间为30～60s，重复上述旋涂工艺三次。4.根据权利要求1所述新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤二所述纳米压印胶层旋涂转速为2500～4000r/min，旋涂时间20～50s。5.根据权利要求1所述新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤二的压印压强为5000～7000pa，压印时间为3～8min，通过气流加热、红外辐射加热、超声加热或电阻加热的任意一种加热方式使所述纳米压印胶层加热至80～100℃。6.根据权利要求1所述新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤三所述脱模速率为0.02～0.05mm/min；优选地，所述清洗液为丙酮、二氯甲烷、中的任意一种。7.根据权利要求1所述新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤四所述无机薄膜为氧化铝薄膜或二氧化硅薄膜。8.根据权利要求7所述新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤四所述无机薄膜的蒸镀工艺如下：将步骤三脱模、清洗后的纳米压印胶掩模版inp基板置于蒸镀样品台上，设置样品台转速为3～8r/s，压力为10-4
pa，加热所述无机薄膜的原料，控制所述无机薄膜的生长速率为25～30nm/min，生长完毕后，在真空条件下冷却至室温。9.根据权利要求1所述新型inp纳米线阵列的制备方法，其特征在于，步骤五所述刻蚀工艺如下：将步骤四所述无机薄膜掩模版inp基板放入干刻设备中，设置反应腔室压力为10-1
～10pa，射频电源为90～120w，并通入流量为7～12sccm的三氟甲烷气体、四氟甲烷气体或者六氟甲烷气体，进行刻蚀28～35min。10.一种根据权利要求1～9任意一项制备方法制备得到的新型inp纳米线阵列。

技术总结

本发明属于半导体材料领域，公开了一种新型InP纳米线阵列及其制备方法。本发明用压印模具在InP基板的纳米压印胶层进行压印，得到具有光栅线和掩模版图案的纳米压印胶掩模版InP基板，再用紫外光照射使所述掩模版图案覆盖的区域固化，并清洗干净，然后蒸镀无机薄膜，再用显影液进行清洗，保留了所需图案化的无机薄膜掩模版，再进行刻蚀，制备纳米线阵列结构，再将所述纳米线阵列结构顶部的无机薄膜去除，即得到新型InP纳米线阵列。本发明得到的纳米线阵列排列更加均匀有序，通过调整纳米线阵列的排列，可以实现对不同波长光的光工程管理，从而大幅度提高使用特定波长的光能器件的性能。能。能。