[發明專利]一種仿生微納結構制備方法

無效

• 申請號: 201010161272.1
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101823685A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 廖廣蘭;王中林;彭爭春;史鐵林;高陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82B3/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域：

本發明屬于微納加工領域，具體涉及一種自頂向下與自底向上相 結合的仿生微納結構制備方法，適用于高效率、低成本的大批量制備 仿生微納結構如仿蝴蝶磷翅、仿壁虎腳微納結構，促進仿生微納結構 的制備和應用。

背景技術：

自然界生物體表經過了“適者生存”的自然選擇和億萬年的進化， 表現出了功能的多樣性，形成了許多獨特結構和優異特性。已有研究 發現，生物體所特有的功能很大程度上與其表面尤其是表面微觀結構 有著密切的關系，而且表面的微觀結構呈現出一定的規律，都是由微 納米的基本結構體按照一定的規律排列組成，并具有分級層次特征。 如壁虎腳鞭毛可以簡化成微尺度基底上布滿納米絨毛，閃蝶鱗翅為樹 枝形分級結構，微尺度基底上周期或準周期排列納米結構。

隨著微型化趨勢和微納制造技術的發展，具有優異功能的仿生微 納結構日益受到重視，在微電子、國防、生物材料、汽車、先進農業 機械等高技術領域的應用也越來越廣泛，其制備方法已成為當前的研 究熱點。仿生功能結構的設計和制造對其他領域具有巨大的影響和滲 透作用，也是制造高性能設備和產品的關鍵技術之一。借鑒仿生結構 而合理構建表面微觀結構形態，研究人員已開發了一些簡單幾何形狀 層次結構的制造工藝，取得了許多重要成果。

然而，針對典型的微納米相結合的復雜仿生結構(尺度變化從數 十納米到數百微米)，常規工藝很難制備出完整結構。目前的研究， 或直接采用生物做模板再結合原子層沉積(ALD，Atomic?Layer Deposition)，或者采用FIB(Focused?Ion?Beam)加工等等，設備昂貴、 加工速度慢、效率低、成本太高。

發明內容：

本發明的目的在于，針對典型的微納米相結合的仿生結構的制備 問題，提供一種高效率、低成本、大批量的自頂向下與自底向上相結 合的制備方法，具體步驟如下：

(1)在Si基底表面熱生長一層SiO₂薄膜；

(2)在SiO₂薄膜表面旋涂光刻膠，曝光、顯影，將光刻掩膜板上的 微尺度圖形轉移到光刻膠表面；

(3)以光刻膠為掩膜，采用反應離子刻蝕(RIE，Reactive?Ion?Etch)方 法，刻蝕暴露出的SiO₂，將光刻膠上的圖形轉移到SiO₂薄膜；

(4)以SiO₂薄膜為掩膜，采用感應耦合等離子(ICP，Inductive Coupled?Plasma)干法深刻蝕硅，得到周期或準周期分布的微尺 度結構，作為納米結構生長的基底；

(5)將生長納米結構的種子種植在步驟4)得到的微尺度基底上， 然后定向生長納米結構，即可得到最終的仿生微納結構。

本發明所述的仿生微納結構為仿蝴蝶磷翅結構，微尺度結構基底 的側壁保留有一定深度的波紋，所述生長納米結構的種子種植在該波 紋中。

本發明所述的仿生微納結構為壁虎腳結構，所述生長納米結構的 種子種植在微尺度結構基底的頂部。

本發明所述的種子通過電子束蒸發方式種植。

本發明為控制納米結構生長的區域，在微尺度結構基底上不需要 生長納米結構的表面覆蓋蒸發Cr。

本發明集成了自頂向下與自底向上工藝，其中步驟(1)、(2)、 (3)、(4)所述的SiO₂生長、光刻、RIE刻蝕、ICP刻蝕涉及自頂向 下的工藝，用于制備周期或準周期分布的微尺度結構作為基底；步驟 (5)、(6)所述的種子鍍覆、納米結構生長涉及自底向上的工藝，用 于在微尺度基底上生長納米結構。

本發明與現有技術相比具有的效果是：本發明是自頂向下和自底 向上相結合的仿生微納結構制備方法，具有高效率、低成本特點，可 以大批量、大面積制備仿生微納結構如仿蝴蝶磷翅、仿壁虎腳微納結 構，促進仿生微納結構的制備和應用。

附圖說明：

圖1是仿蝴蝶磷翅微納結構制備工藝流程。圖中1為Si，2為SiO₂， 3為光刻膠，4為納米結構生長的種子，5為由種子生長出的納米結構。

圖2是仿壁虎腳表面微納結構制備工藝流程。圖中1為Si，2為 SiO₂，3為光刻膠，4為納米結構生長的種子，5為由種子生長出的納 米結構。

具體實施方式：