[發明專利]一種大面積的納米透鏡型陣列及其制備方法

有效

• 申請號: 201710156283.2
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN108627894B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 任斌;劉博文;劉守;王磊
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;B82Y40/00;B82Y20/00;G03F7/20
• 代理公司: 35204 廈門市首創君合專利事務所有限公司
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

本發明公開了一種大面積、均勻的納米透鏡型陣列及其制備方法，包括：1、提供襯底，并對襯底進行清潔、活化；2、在襯底上旋涂負性光刻膠；3、采用可調全息光刻技術，以266nm波長的深紫外激光為光源，通過全息光學元件對負性光刻膠進行圖案化曝光；4、經過顯影和定影，得到光刻膠納米透鏡型陣列；5、采用各向異性金屬沉積的方法對光刻膠模板進行金屬化，得到金屬的納米透鏡型陣列。光刻可以在幾分鐘之內大面積的完成，金屬沉積也可以大批量的進行，因此突破了現有技術在批量加工方面的限制，制備的結構均勻，可以實現納米級的精度以及大面積的制備，適用性強，有利于進一步推廣本發明在不同技術領域的應用。

技術領域

本發明屬于納米技術領域，尤其涉及一種大面積、均勻的納米透鏡型陣列及其加工、制備方法。

背景技術

二維納米結構，因其具有大的比表面積、大粗糙度而呈現出超親/疏水、表面等離激元共振、場發射、濾光、吸光等特性，因而常常適用于微流控器件、表面增強拉曼散射基底或器件、生物醫學檢測或功能器件、光電子器件、光學傳感器件、新能源器件等，故越來越成為研究熱點之一。而納米透鏡型陣列指的是以透鏡型納米結構作為結構單元并按照一定的構型排列的二維納米結構。其性質不僅僅受到單個微透鏡納米結構的性質的影響，還受到陣列參數的影響。納米透鏡型陣列的構型、周期、材料等參數都會對最終的光學性質產生重要的影響。特別是結構在大面積范圍內的均勻性將在很大程度上對陣列對光的集體性響應產生重要影響。

目前，二維納米結構的制備方法可以分為兩大類：自下而上和自上而下。前者是在納米粒子合成的基礎上，對納米粒子或是基底進行各種功能化修飾，再借助其它力學規律對納米粒子進行組裝。但是真正在厘米尺度上的均勻很難做到，同時，組裝過程中所使用的各種功能化的分子對于進一步的使用都存在一定的干擾。自下而上的方法是對所有光刻類的加工方法的統稱。其中電子束光刻、聚焦離子束刻蝕、飛秒激光輔助刻蝕等技術方法都可以歸類為直寫光刻技術，這類技術的共同特點是利用光源(電子束、離子束、飛秒激光光束)和計算機對電動平臺的控制，實現襯底的圖案化。過程十分耗時，而且商品化的儀器設備往往非常昂貴，難以實現對結構的大面積的加工制備，因此極大地影響了納米結構在研究、開發、商品化等各方面的推廣應用。

全息光刻技術是利用激光干涉圖案作為光刻的圖案對光刻膠進行圖案化，在對基底進行進一步圖案化的一種方法。全息光刻技術在制備大面積、均勻的周期性結構方面擁有得天獨厚的優勢。但是這種優勢也受限于具體的實施和操作。結構的大面積取決于干涉圖案所能覆蓋的面積，如果用的是利用激光光束直接進行干涉的話，干涉圖案覆蓋的面積也只有幾個毫米，無法稱之為大面積；結構的均勻性則受到更多因素的影響，其中最主要的是激光光斑的質量、整個光學系統的穩定性以及襯底自身的均勻性；另外，結構的周期則取決于激光的波長和激光干涉時的夾角。很難實現對納米尺度結構的制備。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種大面積、均勻的納米透鏡型陣列及其制備方法，工藝簡單且適合商品化生產。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種大面積的納米透鏡型陣列的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供襯底，并對襯底進行清潔、活化；

(2)在襯底上旋涂負性光刻膠形成光刻膠層；

(3)采用可調紫外全息光刻技術對光刻膠層進行圖案化曝光，所述可調紫外全息光刻技術的激光波長為深紫外的266nm，采用全息光學元件；

(4)經過顯影和定影，再使用氮氣吹掃去除表面水分，得到光刻膠納米透鏡型陣列，所述光刻膠納米透鏡型陣列的周期為130nm-1μm；

(5)以所得光刻膠納米透鏡型陣列為模板，采用各向異性金屬沉積的方法對光刻膠模板進行金屬化，得到金屬納米透鏡型陣列。

可選的，步驟(2)中，所述光刻膠層的厚度為0.2-1μm。