[實用新型]一種硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的熱膜氣壓印裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320317408.2
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN203401855U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王麗;蘇雪瓊;王榮平;魯毅;甘渝林
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B44B5/00
• 分類號: B44B5/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的熱膜氣壓印裝置，屬于制膜裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硫系玻璃具有良好半導(dǎo)體導(dǎo)電性、紅外透射光學(xué)性能、優(yōu)良的非線性光學(xué)性能等優(yōu)點，該材料的制備工藝簡單、與金屬易封接、原材料便宜，尤其2.5-25　m波段高透的中紅外光學(xué)硫系玻璃材料是重要的光電子材料，可應(yīng)用于紅外對抗(IRCM)、化學(xué)物遙感、紅外制導(dǎo)、紅外偵查、熱像夜視儀、火焰氣體探測器、環(huán)境監(jiān)測、紅外傳輸圖像、空間通信等多個領(lǐng)域。商用微納結(jié)構(gòu)壓印設(shè)備，大多只有國外高端儀器公司出售，價格昂貴，大多在十萬到百萬美元，對科學(xué)研究及工業(yè)推廣形成屏障。利用硫鹵玻璃軟化變形溫度低，本裝置和方法可用于制備微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的硫系薄膜器件，價格低廉，組裝容易，無需購買價錢昂貴的國外商業(yè)微壓印設(shè)備。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的熱膜氣壓印裝置。

本實用新型的硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的熱膜氣壓印裝置，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，它是用薄膜和微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板將密閉壓印空間分為兩部分，同時抽真空，利用硫鹵玻璃軟化變形溫度低，加熱薄膜至軟化溫度，再通入氣氛，調(diào)節(jié)上下空間氣壓差值，完成硫系玻璃薄膜壓制微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。利用氣壓差在硫系玻璃薄膜上壓印波導(dǎo)結(jié)構(gòu)圖案。

一種硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的熱膜氣壓印裝置，包括以下部分：熱膜氣壓印裝置包括金屬外罩和金屬內(nèi)罩，金屬外罩由分別獨立的外罩上蓋和外罩下底座組成，外罩下底座是底面開孔的桶狀結(jié)構(gòu)，金屬內(nèi)罩在金屬外罩底座的空腔內(nèi)，金屬內(nèi)罩為上端開口、下端與外罩下底座密封連接的空腔結(jié)構(gòu)，外罩下底座的開孔與金屬內(nèi)罩的下端口一樣，外罩上蓋設(shè)有通氣管（S1）；金屬內(nèi)罩的空腔內(nèi)設(shè)有加熱板，加熱板與金屬內(nèi)罩密封焊接在一起，在金屬內(nèi)罩的側(cè)面設(shè)有通氣管（S2），通氣管（S2）位于加熱板之上，金屬內(nèi)罩的通氣管（S2）從金屬內(nèi)罩伸出，延伸至外罩外部，金屬內(nèi)罩的上端口蓋有獨立的具有微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的模板（A1），硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的熱膜氣壓印裝置如圖1所示，其上下部分立體示意圖見圖2，整個主體下部分用電焊焊接保證空間密閉性。其中金屬內(nèi)罩的通氣管（S2）從金屬內(nèi)罩伸出，延伸至外罩外部，用于對金屬內(nèi)罩內(nèi)部空間抽真空和通入氣氛；加熱板是金屬管與金屬內(nèi)罩焊接而成的傳熱金屬板，對硫系玻璃薄膜加熱，同時還起到密封的作用（見圖3的剖面示意圖），優(yōu)選加熱板與金屬內(nèi)罩上端口（A3）垂直距離為5mm左右。

優(yōu)選金屬外罩和金屬內(nèi)罩均為圓筒狀。

采用上述的裝置制備硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)薄膜的方法，包括以下操作步驟：

（1）按照所需的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形狀、寬度和深度，制備微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板A1；

（2）將步驟（1）制備的微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板（A1）反扣在硫系玻璃薄膜（A2）上，將微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板（A1）和硫系玻璃薄膜（A2）水平放置在金屬內(nèi)罩上端口（A3）上，使得微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板（A1）在硫系玻璃薄膜（A2）的上方，在微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板（A1）上方壓上一固定器，蓋上金屬外罩上蓋，將硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的熱膜氣壓印裝置分為兩個獨立空間；

3）通過外罩上蓋上通氣管（S1）與金屬內(nèi)罩的通氣管（S2），利用機(jī)械泵同時對兩個獨立密閉空間抽真空，抽真空過程中保持兩個空間真空度相同；對加熱板通電，升溫至硫系玻璃薄膜軟化溫度，使薄膜至熔融軟化狀態(tài)；

4）通過外罩上蓋的通氣管（S1）通氣氛，使微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板（A1）上部空間壓強(qiáng)比金屬內(nèi)罩內(nèi)腔的壓強(qiáng)大10²-10⁴Pa，保持壓差3-10分鐘，完成熱模氣壓印過程；再通過金屬內(nèi)罩的通氣管（S2）通氣氛至與微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板上部空間壓強(qiáng)一致，打開兩根氣管連接口，一起通氣氛，直至大氣壓強(qiáng)，降溫至室溫后，打開金屬外罩上蓋，取出波導(dǎo)結(jié)構(gòu)硫系玻璃薄膜樣品。

硫系玻璃加熱溫度范圍100-800℃，密閉空間真空度最高可達(dá)到1×10^-1Pa。

用于調(diào)節(jié)薄膜上下密閉空間的氣氛是：氮氣、氧氣或氬氣。

微納級波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板可以是微納金屬鎢絲組成的直線型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模板，或者是復(fù)雜圖案化的二氧化硅模板，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)寬度范圍為1～100μm。

本實用新型具有的有益效果：

本實用新型硫系玻璃薄膜微納波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的熱膜氣壓印裝置及其方法。該方法可采用微米級金屬絲做簡易模板，利用氣壓差壓制硫系玻璃薄膜波導(dǎo)結(jié)構(gòu)圖案。本實用新型方法簡便，工藝簡單，可操控性強(qiáng)，設(shè)備成本低廉，適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。

附圖說明