[發明專利]一種結構型吸波材料及其制作方法

有效

• 申請號: 201410047908.8
• 申請日: 2014-02-11
• 公開（公告）號: CN103779667A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 董鳳良;徐麗華;宋志偉;褚衛國
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;H05K9/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

技術領域

本發明屬于吸波材料領域，尤其涉及一種吸收頻率可調控的結構型吸波材料及其制作方法。

背景技術

吸波材料是指能吸收、衰減入射的電磁波并將其電磁能轉換成熱能耗散掉或使電磁波因干涉而消失的一類材料。它通過材料的各種不同的損耗機制將人射電磁波轉化成熱能或者是其它能量形式而達到吸波隱身的目的。隨著信息技術的飛速發展，電磁波輻射污染已經困擾著國民生產、生活，對吸波材料需求越來越多，同時吸波材料在軍用領域中反偵查隱身、防止信息泄露等領域也越來越重要。

吸波材料有涂覆型和結構型。涂覆型一般由粘結劑、吸收劑復合而成，吸波的能力主要與吸收劑種類有關。吸收劑所使用材料通常包括鐵氧體、電碳黑、鐵基微粉，改性碳納米管，乙炔炭黑，陶瓷材料等。如CN103396762A公開了一種片狀羰基鐵粉與四氧化三鐵的復合吸波材料，CN102031446A公開了一種納米鐵基粉體的吸波材料，CN103172972A公開了一種包含聚合物基質、碳納米管和鈦酸鋇納米線的吸波材料。涂覆型的吸波材料只能吸收某一特定頻段的電磁波。

結構型吸波材料主要分為單層和多層結構，其中多層結構吸波材料的研究普遍受到重視。結構型吸波材料，使用常規的半導體加工技術即可完成，制備工藝簡單成熟，具有吸波性能好、質量輕、可承載等優點，通過調節尺寸可吸收任意頻段的電磁波，是吸波材料制備一個發展趨勢。如CN102152505A公開了一種包括吸波膠基層和蓋層，并在其間設置有鋁箔貼片層的吸波材料，CN102843900A公開了一種吸波材料，包括至少一個材料片層，每個所述材料片層包括三層基板，由上而下分別為第一基板、第二基板和第三基板，每層基板包括至少一個基板單元，其表面附著有金屬微結構；三個基板上的具有不同的金屬微結構，CN102291969A公開了一種結構型吸波材料，由背面為全金屬底板(230)和正面為刻蝕的金屬圖案(210)的介質基板(220)構成，并限定了金屬圖案的構成，CN102682858A公開了一種吸波材料，由至少一個超材料片層構成，每個所述超材料片層包括半導體材料制成的基材(1)和附著在所述基材(1)上的多個人造微結構(2)，每個所述人造微結構為構成幾何圖案的至少一根金屬絲，在電磁波通過時所述人造微結構(2)上形成震蕩電流并流經半導體的基材(1)，還有CN102709708A公開的一種具有周期結構的電磁吸波材料及其制備方法。上述涉及的吸波材料只是通過物理結構上的設計來改善吸波性能，吸波性能的改善很有限。

通過微加工方法制備的結構型吸波材料還不多見，有待進一步開發。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備吸收頻率可調控的結構型吸波材料的方法，使用微加工工藝制備具有厚介質層微結構的周期圖形的吸波材料，制備工藝簡單可行。

為了達到上述目的，本發明采用如下制備方法：

一種在硅襯底材料上制作吸波材料的方法，包括如下步驟：

1）在襯底上制備金屬膜；在常溫下進行；

2）采用感應耦合等離子體增強化學氣相沉積(ICPECVD)技術生長含硅層；在常溫下進行，得到低應力、低損傷的含硅層介質膜；

3）烘烤后旋涂電子束正性光刻膠，再烘烤；

4）對光刻膠曝光并顯影后，得到電子束正性光刻膠周期結構圖形；

5）采用電子束蒸發沉積金屬膜；

6）利用剝離工藝得到具有金屬膜/含硅介質層/具周期結構的金屬膜結構的吸波材料。所述剝離工藝采用常規的剝離工藝進行。

本發明通過常規的簡單易行的工藝如ICPECVD、電子束蒸發沉積、剝離工藝等的結合，可制得具有良好吸波性能的，具有金屬膜/含硅介質層/具周期結構的金屬膜結構的新型吸波材料。通過在硅襯底上制備吸波材料，與常規的微加工工藝兼容，通過調整微結構周期圖形的形狀、尺寸、周期及介質層的厚度，易于制備具有不同頻段的吸波材料。

本發明所用的襯底需要潔凈無污染，一般可以通過清洗去除襯底表面的雜質等附著物，清洗襯底的工藝方法是本領域技術人員公知的，比如可以使用去離子水和/或乙醇等清洗。作為優選技術方案，本發明所述的方法，步驟1）中所述襯底經過如下處理：

1)將硅襯底放入丙酮溶液中，超聲清洗5-10min；

2)取出襯底放入異丙醇(IPA)中超聲清洗5-10min；

3)取出襯底用去離子水清洗干凈，使用氮氣槍將襯底吹干；

4)將襯底放入HF和去離子水的混合液中浸泡，所述混合液的比例優選為HF和去離子水質量比1:10，優選浸泡5min以上，優選為10min；