[發(fā)明專利]一種三維微納折紙結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910325468.0
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110143566B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設計）人: 顧長志;潘如豪;李俊杰;金愛子;楊海方
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 康正德;關艷芬

1.一種三維微納折紙結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

步驟S1、制備懸空的第一薄膜材料，并在所述第一薄膜材料上旋涂光刻膠；

步驟S2、通過曝光的方式在所述第一薄膜材料的表面形成至少一個具有第一預定圖形的第一平面結(jié)構(gòu)；

步驟S3、在形成有所述第一平面結(jié)構(gòu)的第一薄膜材料上制備第二薄膜材料，并進行溶脫與刻蝕后作為樣品備用；

步驟S4、將所述樣品置于預設離子束系統(tǒng)中，利用離子束對所述第一平面結(jié)構(gòu)進行輻照獲得卷曲結(jié)構(gòu)；

步驟S5、將獲取卷曲結(jié)構(gòu)后的樣品置于聚焦離子束系統(tǒng)中，并利用線掃描和/或線切割使所述卷曲結(jié)構(gòu)折疊，得到三維微納折紙結(jié)構(gòu)；

其中，所述三維微納折紙結(jié)構(gòu)的卷曲角度為0～180°，卷曲半徑為170nm～30μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S1中：

所述第一薄膜材料為通過轉(zhuǎn)移方法得到的介質(zhì)薄膜；所述介質(zhì)薄膜包括金屬薄膜、氮化硅薄膜窗口、二氧化硅薄膜窗口、硅薄膜窗口中的一種；

所述光刻膠為電子束光刻膠或紫外光刻膠。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述第一平面結(jié)構(gòu)為單次曝光的平面結(jié)構(gòu)，或者通過套刻得到的多層平面結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3之后還包括：

通過曝光的方式基于所述第一平面結(jié)構(gòu)形成第二預定圖形的第二平面結(jié)構(gòu)；

所述第二平面結(jié)構(gòu)為單次曝光的平面結(jié)構(gòu)，或者通過套刻得到的多層平面結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述刻蝕為采用干法刻蝕技術(shù)或物理化學刻蝕。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，在形成有所述第一平面結(jié)構(gòu)的第一薄膜材料上制備第二薄膜材料，包括：

通過物理沉積方法或化學沉積方法在形成有所述第一平面結(jié)構(gòu)的第一薄膜材料上制備第二薄膜材料；

其中，所述第二薄膜材料是由金屬材料或半導體材料構(gòu)成的單層薄膜材料；或

由金屬材料和/或半導體材料構(gòu)成的多層薄膜材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述離子束是離子銑方法產(chǎn)生的離子束，或者是聚焦離子束系統(tǒng)所產(chǎn)生的離子束，或者是反應離子刻蝕系統(tǒng)形成的等離子體環(huán)境。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S5中，所述線掃描是第一劑量的掃描使所述卷曲結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，也可以是第二劑量的掃描使所述卷曲結(jié)構(gòu)發(fā)生形變。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三維微納折紙結(jié)構(gòu)具有折疊的特征，或具有卷曲的特征，或兼具折疊與卷曲兩種特征。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述三維微納折紙結(jié)構(gòu)的折疊角度為0～90°；

其中，通過調(diào)整所述離子束的劑量和/或所述離子束的能量實現(xiàn)對所述卷曲角度、卷曲半徑或折疊角度的控制；或

通過控制線掃描的方向?qū)崿F(xiàn)對所述三維微納折紙結(jié)構(gòu)的構(gòu)型的控制。