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(jì)90年代中期發(fā)展起來(lái)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(shí)又繼承了直寫(xiě)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(diǎn)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(diǎn)使這種技術(shù)被認(rèn)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(duì)現(xiàn)有的納米壓印技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的改良，使之能夠運(yùn)用于更廣泛的領(lǐng)域。這種改良的納米壓印技術(shù)——負(fù)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(duì)仿生納米結(jié)構(gòu)的制備進(jìn)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(fù)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(duì)在仿生結(jié)構(gòu)制備過(guò)程中在材料和方法上出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的討論。主要研究?jī)?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(guó)內(nèi)仍然是一項(xiàng)新興的技術(shù)，并沒(méi)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(duì)之進(jìn)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(shí)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 (2)對(duì)傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)的改良——負(fù)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(shí)由于受到聚合物流動(dòng)性能的影響而存在不可避免的問(wèn)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(shí)，傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)在金屬化過(guò)程中存在金屬表面不平整的問(wèn)題。為了有效避免上述問(wèn)題，在傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)工藝上發(fā)展出了負(fù)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(guò)壓印工藝后，以所得的光刻膠圖形為掩膜通過(guò)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(fù)型納米壓印技術(shù)制備了金屬光柵結(jié)構(gòu)并且通過(guò)控制腐蝕的時(shí)間達(dá)到調(diào)控金屬光柵的線寬；通過(guò)一次壓印過(guò)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(wú)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(diǎn)的納米電極結(jié)構(gòu)被制備出來(lái)，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(duì)蟬翼表面的納米圓錐形陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的表征，并且利用鑄模和納米壓印兩種不同的方法對(duì)蟬翼表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)制，獲得蟬翼的負(fù)型結(jié)構(gòu)和正結(jié)構(gòu)。利用鑄