邊界效應(yīng)控制微納嵌套褶皺形貌工藝研究.pdf

1、傳統(tǒng)微納制造多采用光刻，刻蝕等加工微納結(jié)構(gòu)，這些加工方法一般成本較高，工藝復(fù)雜，難以形成規(guī)?；苽?。薄膜/基底結(jié)構(gòu)受到壓縮應(yīng)力時(shí)會(huì)發(fā)生失穩(wěn)，當(dāng)應(yīng)變量接近臨界值時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生屈曲，在薄膜的表面形成褶皺。研究人員通過(guò)控制工藝參數(shù)，能夠改變褶皺的波長(zhǎng)幅值等形貌參數(shù)，使褶皺達(dá)到微納結(jié)構(gòu)。這種工藝一般采用簡(jiǎn)單的物理變形，得到微納結(jié)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)可控，工藝成本較低，能夠大規(guī)模制備等特點(diǎn)。在仿生研究，柔性電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
　　本文采用兩種方式產(chǎn)

2、生應(yīng)力應(yīng)變來(lái)制備形貌可控的納米尺度褶皺：預(yù)拉伸法和熱膨脹法。將嵌套褶皺和邊界效應(yīng)理論相結(jié)合，研究分析規(guī)則嵌套褶皺的形貌以及尺寸參數(shù)。為微納加工工藝提供了新的手段和思路。具體研究?jī)?nèi)容包括：
　　首先，采用預(yù)拉伸產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變的方法，單向拉伸聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）彈性基底，并在基底表面通過(guò)等離子氧化生成一層硬質(zhì)的氧化薄膜，釋放應(yīng)力得到了微納褶皺結(jié)構(gòu)。采用這種工藝方式得到的褶皺為有序正弦波結(jié)構(gòu)

3、，且方向垂直于單向拉伸方向。通過(guò)改變工藝參數(shù)中的氧化時(shí)間和單向拉伸量，研究了褶皺參數(shù)中的波長(zhǎng)和幅值與其關(guān)系。
　　其次，利用熱膨脹方式產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，以PDMS材料作為彈性基底，磁控濺射工藝在彈性基底上沉積一層銅膜。濺射過(guò)程中采用硅掩膜板控制銅膜的沉積區(qū)域，在基底表面得到窄帶條紋形貌的銅膜。冷卻釋放應(yīng)力后得到了分層嵌套褶皺，且嵌套褶皺分為兩層，包含形貌呈規(guī)則正弦波的微米褶皺和形貌不規(guī)則的迷宮型納米褶皺。
　　最后，分析分層嵌套