[發(fā)明專利]微結(jié)構(gòu)加工方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110441000.1
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102530836A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉若鵬;趙治亞;法布里齊亞·蓋佐;何雪涵;王文劍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，尤其涉及一種超材料的微結(jié)構(gòu)加工方法。

【背景技術(shù)】

超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。通過在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而或得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。超材料的性質(zhì)和功能主要來自于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而非構(gòu)成它們的材料。

超材料的特殊性質(zhì)在很大程度上取決于材料的關(guān)鍵物理尺度。一個最直觀的例子是晶體。晶體在原子尺度上是排列有序的，正因為此，晶體材料擁有一些無定型態(tài)所不具備的物理特征。由此類比，在其它層次上的有序排列則可能獲得一定程度的自然界中的材料所不具備的物理性質(zhì)。通常人造結(jié)構(gòu)的尺寸為所需響應(yīng)波長的十分之一，否則這些人造結(jié)構(gòu)所組成的排列在空間中不能被視為連續(xù)。

超材料包括人造結(jié)構(gòu)以及人造結(jié)構(gòu)所附著的材料，該附著材料對人造結(jié)構(gòu)起到支撐作用，因此可以是任何與人造結(jié)構(gòu)不同的材料，這兩種材料的疊加會在空間中產(chǎn)生一個等效介電常數(shù)與磁導(dǎo)率，而這兩個物理參數(shù)分別對應(yīng)了材料的電場響應(yīng)與磁場響應(yīng)。

超材料的制備目前主要通過光蝕刻、化學(xué)蝕刻、電化學(xué)沉積等技術(shù)在基底材料上鍍上有特定重復(fù)圖案的銅層來實現(xiàn)。光蝕刻的步驟多，操作一般比較復(fù)雜，并且光蝕刻等技術(shù)本身對材料的要求有限制，并且可能導(dǎo)致對環(huán)境的污染。

需要提供一種新的微結(jié)構(gòu)加工方法，能夠快速簡單地在基底材料上制備金屬微結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明提供一種微結(jié)構(gòu)加工方法，采取激光誘導(dǎo)固相沉積的方式來加工微結(jié)構(gòu)，可快速簡單高效而精確地在基底材料上制備金屬微結(jié)構(gòu)。

激光直寫技術(shù)是一種新生的超精密微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)。它與傳統(tǒng)的熱壓印、靜電轉(zhuǎn)印、聚焦粒子束技術(shù)、化學(xué)蝕刻或光蝕刻技術(shù)相比，具有最小線寬低、導(dǎo)線分辨率高、布線速率快、無需掩膜板等突出優(yōu)勢。并且，激光束能量密度高，光斑直徑、方向和位置容易精確控制。

本發(fā)明采用的激光誘導(dǎo)固相沉積方法直接采用激光誘導(dǎo)固體膜發(fā)生作用，反應(yīng)生成金屬或合金沉積在基板上，形成金屬微結(jié)構(gòu)圖案。

所有用來沉積金屬的固體涂敷物都可以算作固體膜，這些涂覆物中都包含有一原子或離子形式存在的金屬成分，如金屬鹽類、金屬氧化物、金屬有機化合物、純金屬與其他添加劑的混合物等等。當(dāng)激光照射涂覆物時，金屬成分在激光的光和熱的作用下還原并沉積下來，其他成分被燒蝕除去，留下純金屬。

根據(jù)本發(fā)明的一個主要方面，提供一種微結(jié)構(gòu)加工方法，該方法包括以下步驟：

a、將金屬甲酸鹽溶于水配成溶液；

b、清洗基片并烘干；

c、用金屬甲酸鹽溶液涂于基片表面，并干燥成膜；

d、用激光器在基片上寫入預(yù)設(shè)的微結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，金屬甲酸鹽包括甲酸銅。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，基片包括陶瓷基片、環(huán)氧樹脂基片或鐵電體基片。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，金屬甲酸鹽溶液是質(zhì)量份數(shù)為2％-5％的溶液。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，將金屬甲酸鹽溶于水配成溶液之后，還加入甘油。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，以旋涂方式將甲酸銅溶液涂于基片表面。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，干燥方式為常溫下干燥或加熱烘干。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，激光器為氫離子激光器。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，激光器為全譜波長的激光器。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，金屬微結(jié)構(gòu)包括多個陣列排布的微結(jié)構(gòu)單元，微結(jié)構(gòu)單元為工字型或工字衍生型金屬線結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，金屬微結(jié)構(gòu)包括多個陣列排布的微結(jié)構(gòu)單元，微結(jié)構(gòu)單元為開口環(huán)型或開口環(huán)衍生型金屬線結(jié)構(gòu)。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明以上各方面中的特征可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)自由組合，而并不受其順序的限制——只要組合后的技術(shù)方案落在本發(fā)明的實質(zhì)精神內(nèi)。

利用本發(fā)明的方法，因為激光束可精確控制其定位和大小，由此可獲得結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)的金屬微結(jié)構(gòu)圖案，制備精度可低至微米級別。再有，圖案直接寫入，無需掩膜板，無需在電解液中進(jìn)行鍍覆，對環(huán)境影響小。操作簡單，程序少，沉積速度快，效率高，成本較低。并且，本發(fā)明的方法還可廣泛用于各類基板，如陶瓷、玻璃和有機樹脂基板；所鍍金屬也可自由選擇。

【附圖說明】

為了更清楚地說明本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明的附圖作簡單地介紹，其中：

圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的微結(jié)構(gòu)加工方法的流程。