壓印法藍(lán)寶石納米圖形襯底的制備及評(píng)價(jià).pdf

1、藍(lán)寶石由于其優(yōu)良的物理化學(xué)綜合性能,目前被廣泛用作LED襯底,同時(shí)也是光學(xué)探測(cè)窗口常用材料之一。藍(lán)寶石圖形襯底,是指在藍(lán)寶石表面制備出周期性亞微結(jié)構(gòu)圖案;其作為基于藍(lán)寶石襯底發(fā)展而來(lái)的新型襯底,有望解決常規(guī)未處理的藍(lán)寶石襯底應(yīng)用于LED領(lǐng)域時(shí)所出現(xiàn)的LED出光效率不高等問(wèn)題;此外,可克服常規(guī)藍(lán)寶石光學(xué)窗口的寬波段透波率不佳等現(xiàn)象。然而,目前制備圖形化藍(lán)寶石襯底的方法,是對(duì)藍(lán)寶石直接進(jìn)行濕法或干法刻蝕,存在效率低和成本高等問(wèn)題。
　

2、　本文采用納米壓印法,介紹了藍(lán)寶石納米圖形襯底的一種制備新工藝,并對(duì)圖形襯底進(jìn)行了評(píng)價(jià)。壓印法制備圖形襯底主要包括濺射鋁膜、PDMS軟印章的制備、旋涂光刻膠、紫外壓印、刻蝕與退火外延等步驟。本文采用一系列表征手段(XRD、SEM和AFM),研究了濺射鋁膜過(guò)程中工作氣壓、濺射功率、基片溫度對(duì)鋁膜形貌、沉積速度及結(jié)晶質(zhì)量的影響;研究了納米壓印中光刻膠旋涂速度、壓強(qiáng)、曝光強(qiáng)度的影響;研究了在藍(lán)寶石表面生成藍(lán)寶石外延薄膜的高溫退火工藝。在此基礎(chǔ)

3、上,結(jié)合數(shù)值計(jì)算,分別采用 Tracepro軟件和Filmstar軟件對(duì)藍(lán)寶石圖形襯底在LED出光率與光學(xué)窗口透光率方面的應(yīng)用進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)控制濺射氣壓、功率、基片溫度(0.2Pa、60W、70℃)可得到高質(zhì)量鋁膜(Ra=1.346nm);以 AAO為模板采用旋涂法可制備PDMS軟印章;納米壓印中,光刻膠厚度、壓強(qiáng)、曝光強(qiáng)度具有重要影響,隨旋涂速度增大,膠層厚度先急劇下降后趨于平緩,通過(guò)控制旋涂速度、壓強(qiáng)、壓印時(shí)間、曝光

4、(3000rpm、300mbar、300s、45s)制備出膠層厚度210nm、圖形深度65nm、殘膠厚度30nm的納米圖形;利用離子束刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到鋁膜,通過(guò)控制氣體流量、離子束流、中和電流、氣壓、刻蝕角度(3sccm、60mA、75mA、1.6×10-2Pa、30°)等參數(shù)得到圖形化鋁膜;采用低溫450℃、高溫1000℃固相外延條件可得到(0006)半峰寬為0.0133°的高質(zhì)量藍(lán)寶石圖形襯底。對(duì)圖形化藍(lán)寶石襯底