[發明專利]采用3D納米微粒結構體的光學裝置

有效

• 申請號: 201380002956.9
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103930364A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 鄭祈男;韓定錫;拜特洛·皮其特撒;崔虎燮;河璟妍;魯昇烈;金雄植;崔萬秀
• 申請（專利權）人: 首爾大學校產學協力團;多次元能源系統研究集團
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82B1/00;C23C14/32
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅

技術領域

本發明涉及一種集合有納米微粒的3D結構體（structure）以及用于制造所述3D結構體的方法；尤其涉及一種采用納米微粒結構體的光學裝置，其中該納米微粒結構體通過由火花放電所產生的帶電納米微粒的聚焦刻圖（focused?patterning）而形成。

背景技術

通過將選擇性控制的帶電納米微粒沉積到所需的位置從而制造微米/納米型結構的納米刻圖（Nanopattering）技術預計有助于將引領下一代工業的量子裝置以及納米生物裝置的發展。

作為帶電納米微粒刻圖技術的一個例子，已知襯底通過采用電子束歐麗安束（orion?beam）帶電，且隨后極性相反的帶電納米微粒沉積在該襯底上的方法。然而，該方法存在限制，由于使襯底帶電的方法為串聯類型（series?type）使得該方法需要太多的時間；而且由于襯底表面通過采用電子束歐麗安束的方式來帶電，因此該方法僅可以用在非導電襯底的情況中。

此外，報道了一種技術，該種技術在襯底上形成光阻劑（photoresist），采用光刻蝕技術或其他類似技術對所述光阻劑進行刻圖；并隨后通過采用靜電力僅將帶電微粒引入并沉積在該圖案上，而沒有離子積聚過程。然而，上述的技術能夠實現在蒸汽狀態下產生的高純度納米微粒的刻圖，但不能在光阻劑圖案上積聚離子。因此，很多納米微粒也可以沉積在非所需的位置上，即，沉積在光阻劑表面上以及在帶電襯底上。

另一方面，拉曼光譜學（Raman?spectroscopy）是能夠對生物領域產生巨大貢獻的技術。然而，由于從該技術中獲得的信號非常弱而使得該技術并不實用，因此采用拉曼光譜學技術的產品仍然沒有商業化或發展。因此，增強拉曼信號的研究正積極地進行。

在增強信號大小的方法中，在很多實驗室中研究了一些方法，該方法采用了利用金屬表面的自由電子的共振所產生的表面等離子現象。通過表面等離子現象，電場強度顯著而局部地增強，而拉曼信號可以通過適當地采用該現象而增強；其中在表面等離子現象中，金屬的自由電子與外部的光線相結合（combined?with）并且共同振動。

因此，申請人提出了一種用于制造具有2D或3D圖形的納米微粒結構體的方法，其中該納米微粒結構體通過公開號為10-2009-0089787（公開日為2009年8月24日）的韓國專利中的納米微粒的聚焦刻圖而獲得。所述方法可以通過火花放電同時產生雙極性的帶電納米微粒和離子，將該微粒引入設有圖案襯底（patterned?substrate）的反應器中，隨后施加電場，可以有效地制造2D或3D形狀的納米微粒結構體，而不管納米微粒或離子的極性。

由此，發明人研究了一種方法，該方法能夠通過改良所述方法而制造出具有精細的（elaborate）3D形狀的納米微粒集合結構體。

【現有技術文件】

【專利文件】

（專利文件1）公開號為10-2009-0089787（公開日為2009年8月24日）的韓國專利。

【非專利文件】

（非專利文件1）首爾國民大學研究所的韓忠錫于2012年2月發表的“基于3D納米微粒結構的新型表面增強型拉曼光譜學襯底”（Novel?surface?enhanced?Raman?spectroscopy?substrate?based?on3-dimensional?nanoparticle?structure,Han,jungseok,Graduate?School?of?Seoul?National?University,2012.2）。

發明內容

因此，本發明提供了一種通過同時或分別地產生雙極性帶電納米微粒和離子，并將帶電納米微粒和離子聚焦在圖案襯底上，從而制造3D納米微粒結構體，尤其是制造復雜且精細的結構體的方法。

為了實現本發明的一個目的，本發明提供了一種用于制造納米微粒結構體的方法，包括步驟：

1）將襯底設置在反應器內，并隨后施加電場；其中所述襯底具有由帶有穿孔圖案的掩膜層所形成的微米/納米圖案，

2）通過電暈放電產生離子，隨后在設置在反應器內的襯底的微米/納米圖案上積聚離子；

3）通過對火花放電室內的納米微粒前驅體進行火花放電形成帶電納米微粒和離子；以及

4）將所述帶電納米微粒和離子引入所述反應器內；隨后將與步驟2）中在所述微米/納米圖案表面上積聚的離子極性相同的納米微粒聚焦沉積在所述襯底的所述微米/納米圖案的穿孔部分。