新聞訊息 - 中華民國微系統暨奈米科技協會

台灣科學家發展出一種簡單的方法，來製作均勻的週期碳管陣列。這種名為「反奈米球微影術」(Inverse Nanosphere Lithography, INSL)的技術能減輕自組裝的堆疊缺陷對奈米球微影術的負面影響，提升自組裝奈米碳管陣列的均勻度與週期對稱性，而且還能藉由聚苯乙烯(polystyrene, PS)球的直徑來調整奈米碳管陣列的大小和週期。

傳統的奈米球微影(Nanosphere Lithography, NSL)使用PS球的單層膜(monolayer)作為遮罩(mask)，沉積上催化劑後再移除PS球，便可在基板上得到催化劑形成的蜂窩巢狀圖案，而原先被PS球遮蓋處則無催化劑可供碳管成長。然而，奈米球堆疊過程中的疊差(stacking fault)往往會造成區域邊界與空缺的產生，使沉積在這些位置的催化劑厚度不同，導致碳管成長不均勻且週期不明顯。

常見的解決方法有兩種，一是採用雙層PS球膜，另一種則使用金屬單層膜遮罩，然而兩種方式既複雜又不易進行大面積製作。最近，清華大學材料系的戴念華(Nyan-Hwa Tai)教授及其團隊另闢他徑，使用一種催化劑毒化層(catalyst-poisoning layer)來製作六重對稱的二維碳管陣列。

清大團隊的方法主要是在催化劑層上方或下方沉積一層具週期結構的毒化層，來抑制碳管在PS球排列缺陷位置生長。經此處理後，研究人員便可利用化學氣相沉積法(CVD)成長出週期性的奈米碳管圖形，而且還可藉由選用不同尺寸的PS球來調整碳管陣列的週期，當碳管陣列的週期接近可見光波長時，即可觀察到可見光的繞射現象。

這種圖形化奈米碳管陣列具有的應用潛力包括：手機外殼表面裝飾、太陽電極、超級電容器和場發射器等。INSL也可推廣用來處理其他奈米材料如奈米線等。詳見Nanotechnology 20, p.305303 (2009)。