納米壓印技術(shù)以及仿生結(jié)構(gòu)的制備.pdf

1、納米壓印技術(shù)是在20世紀90年代中期發(fā)展起來的一種新型的微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。它繼承了傳統(tǒng)光刻技術(shù)的并行性，因此具有與傳統(tǒng)光刻技術(shù)可比擬的高產(chǎn)率。同時又繼承了直寫式納米結(jié)構(gòu)制備技術(shù)(例如掃描探針刻蝕技術(shù))的高分辨性。納米壓印技術(shù)另一特點在于借鑒了古老的壓模技術(shù)，因此避免在光刻技術(shù)中所用到的昂貴的光學(xué)系統(tǒng)，從而大大降低了成本。納米壓印技術(shù)的這些特點使這種技術(shù)被認為是最有應(yīng)用前景的下一代微納結(jié)構(gòu)刻蝕技術(shù)之一。在本研究工作中，首先建立了納米壓印技

2、術(shù)的完整工藝流程，并對現(xiàn)有的納米壓印技術(shù)進行進一步的改良，使之能夠運用于更廣泛的領(lǐng)域。這種改良的納米壓印技術(shù)——負型納米壓印技術(shù)——在制備金屬結(jié)構(gòu)和的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)壓印中比傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)更為有利。在本研究工作中，也對仿生納米結(jié)構(gòu)的制備進行了研究。利用鑄模和納米壓印兩種方法并以蟬翼為天然模板制備了蟬翼的負型結(jié)構(gòu)和與蟬翼表面結(jié)構(gòu)相似的正結(jié)構(gòu)，并對在仿生結(jié)構(gòu)制備過程中在材料和方法上出現(xiàn)的問題進行了詳細的討論。主要研究內(nèi)容歸納如下： (

3、1)納米壓印技術(shù)工藝流程的建立。納米壓印技術(shù)在國內(nèi)仍然是一項新興的技術(shù)，并沒有現(xiàn)成的模式可循，建立完整的納米壓印技術(shù)工藝流程是研究納米壓印技術(shù)并對之進行改良和應(yīng)用的必要條件。本文的首要任務(wù)就是結(jié)合實際建立起完整的納米壓印技術(shù)工藝流程，為下面的工作打好堅實的基礎(chǔ)。 (2)對傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)的改良——負型納米壓印技術(shù)。傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)在處理微納結(jié)構(gòu)共存的情況時由于受到聚合物流動性能的影響而存在不可避免的問題——壓印的不均勻性。這大大

4、限制了納米壓印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。同時，傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)在金屬化過程中存在金屬表面不平整的問題。為了有效避免上述問題，在傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)工藝上發(fā)展出了負型納米壓印技術(shù)。在旋涂光刻膠之前于硅基底表面先蒸鍍金屬膜，經(jīng)過壓印工藝后，以所得的光刻膠圖形為掩膜通過濕法化學(xué)腐蝕的方法腐蝕金屬膜，可以得到線條光滑的金屬納米結(jié)構(gòu)。應(yīng)用負型納米壓印技術(shù)制備了金屬光柵結(jié)構(gòu)并且通過控制腐蝕的時間達到調(diào)控金屬光柵的線寬；通過一次壓印過程就可以制備單金屬及雙金屬納米

5、結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)利用傳統(tǒng)的納米壓印技術(shù)是無法獲得的，并且利用其它的納米結(jié)構(gòu)制備技術(shù)例如電子束刻蝕技術(shù)也很難制備這樣的結(jié)構(gòu)；另外，一種具有150μm×150μm接觸點的納米電極結(jié)構(gòu)被制備出來，這種電極結(jié)構(gòu)由于微米和納米結(jié)構(gòu)共存因此在傳統(tǒng)的納米壓印技術(shù)中不容易制備。 (2)仿生結(jié)構(gòu)的制備。首先對蟬翼表面的納米圓錐形陣列結(jié)構(gòu)進行了詳細的表征，并且利用鑄模和納米壓印兩種不同的方法對蟬翼表面結(jié)構(gòu)進行復(fù)制，獲得蟬翼的負型結(jié)構(gòu)和正結(jié)構(gòu)。利用鑄