半導(dǎo)體表面有序納米結(jié)構(gòu)陣列元器件性能優(yōu)異，在材料、信息、新能源、環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前常用的制備方法有：納米壓印技術(shù)、全息曝光技術(shù)、聚焦離子束刻蝕技術(shù)、電子束等納米光刻技術(shù)等。但是這些方法都需要昂貴的設(shè)備作為支撐，并且很難實(shí)現(xiàn)大面積(如生產(chǎn)中通用2~4英寸半導(dǎo)體芯片)納米孔或納米柱的制備。納米制備技術(shù)一直是困擾半導(dǎo)體納米器件走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵難題之一。目前在低成本制備大面積半導(dǎo)體表面有序納米結(jié)構(gòu)陣列方面還沒(méi)有一個(gè)很好的方法。

徐智謀團(tuán)隊(duì)采用人工合成的納米多孔陽(yáng)極氧化鋁(AAO)為掩膜來(lái)制備半導(dǎo)體表面有序納米結(jié)構(gòu)陣列，實(shí)現(xiàn)了納米器件大面積、低成本制備技術(shù)的突破。工藝上解決了納米孔徑(20-500nm)的調(diào)控、AAO掩膜與半導(dǎo)體表面吸附等一系列關(guān)鍵問(wèn)題，尤其是，突破了厚膜(10 ?m以上)AAO作掩膜的關(guān)鍵技術(shù)。AAO掩膜刻蝕技術(shù)通常采用超薄AAO膜(200-1000 nm)做掩膜，但由于超薄AAO膜薄、易碎、大面積轉(zhuǎn)移困難和后期難去除等特點(diǎn)，通常只能完成較小有效面積(如2 cm*2 cm)尺寸的掩膜刻蝕工藝。厚膜AAO掩膜刻蝕技術(shù)的突破，膜厚度可達(dá)10 ?m以上，具有機(jī)械強(qiáng)度高、易轉(zhuǎn)移和易去除，可輕易實(shí)現(xiàn)大面積如2~4英寸及以上掩膜的制備。該技術(shù)的發(fā)現(xiàn)與突破，將使得大面積、低成本制備半導(dǎo)體表面有序納米結(jié)構(gòu)陣列成為可能，對(duì)推動(dòng)納米結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件的應(yīng)用意義重大。目前徐智謀團(tuán)隊(duì)正與光訊科技和華燦光電等企業(yè)進(jìn)行納米光電器件產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前期研究，多項(xiàng)發(fā)明專利正在申報(bào)中。

采用厚膜AAO掩膜刻蝕技術(shù)制備的硅納米孔和納米柱結(jié)構(gòu)如下圖所示。

該項(xiàng)目獲得了國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目(No.2015AA043302)和國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(No. 61474048)的資助。該研究的進(jìn)展，也將對(duì)完成徐智謀教授團(tuán)隊(duì)2017年4月獲批的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(申報(bào)No.SQ2017YFGX020222，課題負(fù)責(zé)人)起到很好的技術(shù)支撐作用。