[發明專利]一種制備變徑納米結構的方法

有效

• 申請號: 202010174972.8
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111439720B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 耿廣州;李俊杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G03F7/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

一種制備變徑納米結構的方法，包括以下步驟：(1)對襯底進行表面清潔處理；(2)使用靈敏度不同的抗蝕劑對所述襯底進行旋涂以形成至少為2層的抗蝕劑層，其中，相鄰層的抗蝕劑層所采用的抗蝕劑的靈敏度不同；(3)對步驟(2)中具有抗蝕劑層的襯底進行圖形曝光、顯影和定影以形成具有圖形結構的抗蝕劑層；(4)對步驟(3)中形成的具有圖形結構的抗蝕劑層進行薄膜沉積，然后去除抗蝕劑層。本發明的方法制備的變徑三維納米結構可以包含任意能夠曝光出的圖案、尺寸，可以是實心，也可以是空心的，也可以是由原子層沉積可以實現的多種材料來構成。本發明制備的變徑三維納米結構可以用在超材料表面、超透鏡、光電器件和傳感器等領域。

技術領域

本發明屬于材料領域。具體地，本發明涉及一種制備變徑納米結構的方法。

背景技術

由于三維納米結構具有獨特的三維結構，進而能夠呈現出很多奇特的光學和電學特性，其已在表面等離激元、場發射、太陽能電池、生物醫學檢測、微流控器件、自清潔表面、光電子器件和光學傳感器件等領域有了許多應用。常規的三維納米結構的制作通常都需要電子束光刻(EBL)、激光直寫、雙光子光刻、聚焦離子束(FIB)、等離子刻蝕等設備，但是只能制備出上下尺寸一致的常規三維結構。對于上下變徑的三維納米結構，目前仍是難以制作的，通常需要復雜的套刻工藝，所以一般都存在對準精度差，多次復雜工藝造成制作困難等問題。特別的，對于上部尺寸大，下部尺寸小，并且尺寸要求精細的復合三維結構，目前更是非常難以實現的。然而這種上下變徑的復合三維納米結構，由于多了一個可控制的高度維度，從而增加了額外的操控自由度，可以用來調節和控制三維結構的形貌結構和性能參數，從而可以提高其在各領域的應用。

目前急需一種可以隨意控制和調節三維結構在徑向的尺寸和形狀結構，并且只需要一次曝光工藝，不用套刻的簡化的制備方法。

發明內容

基于以上現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種制備變徑納米結構的方法，其只需一次曝光，無需套刻。相比與傳統方法，采用本發明的方法可以用更經濟、更簡單的方式制備出形狀、尺寸可以任意調控的，上下異形的變徑三維納米結構。

本發明的上述目的是通過如下技術方案實現的。

本發明提供一種制備變徑納米結構的方法，包括以下步驟：

(1)對襯底進行表面清潔處理；

(2)使用靈敏度不同的抗蝕劑對所述襯底進行旋涂以形成至少為2層的抗蝕劑層，其中，相鄰層的抗蝕劑層所采用的抗蝕劑的靈敏度不同；

(3)對步驟(2)中具有抗蝕劑層的襯底進行圖形曝光、顯影和定影以形成具有圖形結構的抗蝕劑層；

(4)對步驟(3)中形成的具有圖形結構的抗蝕劑層進行薄膜沉積，然后去除抗蝕劑層。

優選地，在本發明所述的方法中，所述襯底為硅片、石英、藍寶石、砷化鎵和聚酰亞胺薄膜中的一種或幾種。

優選地，在本發明所述的方法中，所述步驟(1)中的清潔處理是通過包括如下步驟的方法進行的：依次使用丙酮、乙醇、去離子水分別進行超聲波清洗，然后用氮氣槍吹干。

優選地，在本發明所述的方法中，所述步驟(4)中的薄膜沉積的沉積材料為氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅和氧化鉿中的一種或幾種。

優選地，在本發明所述的方法中，所述步驟(2)中的抗蝕劑為電子束抗蝕劑。

優選地，在本發明所述的方法中，所述電子束抗蝕劑選自PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或MAA(甲基丙烯酸)。

優選地，在本發明所述的方法中，所述步驟(2)中的抗蝕劑層的單層厚度為50-900nm。

優選地，在本發明所述的方法中，所述步驟(3)中的顯影采用的顯影液為MIBK(甲基異丁基甲酮):IPA(異丙醇)＝1:3的顯影液，以體積計。