[發(fā)明專利]一種柔性襯底卷曲量子阱薄膜材料及其制備方法

有效

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• 申請(qǐng)日: 2020-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN112201708B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張飛;孫凱;范潤華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/024
• 分類號(hào): H01L31/024;H01L31/0352;H01L31/0392;H01L31/18
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;周乃鑫

本發(fā)明公開了一種柔性襯底卷曲量子阱薄膜材料及其制備方法，所述方法包括如下步驟：取已經(jīng)圖形轉(zhuǎn)移且鍍好電極的應(yīng)變薄膜；應(yīng)變薄膜包括：GaAs基底、設(shè)在所述GaAs基底上的犧牲層、設(shè)在所述犧牲層上的待卷曲層；電極設(shè)在待卷曲層上；取粘結(jié)劑及導(dǎo)熱片，通過粘結(jié)劑粘結(jié)GaAs基底和導(dǎo)熱片，以獲得試樣；在試樣上旋涂光刻膠，然后烘干、光刻、顯影；在GaAs基底和導(dǎo)熱片的接縫處涂覆光刻膠，烘干；腐蝕去除部分犧牲層；通過有機(jī)溶劑去除光刻膠；通過第二清洗溶劑清洗試樣，之后將試樣浸入盛有去離子水的容器中，并將容器放在加熱板上加熱，以干燥試樣。本發(fā)明無需使用CPD，通過粘貼導(dǎo)熱片，提高了應(yīng)變薄膜基底的韌性并可用于干燥。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子阱薄膜材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種柔性襯底卷曲量子阱薄膜材料及其制備方法。

背景技術(shù)

卷曲納米技術(shù)是2000年以來興起的一種納米技術(shù)，該技術(shù)主要采用剝離工藝，在薄膜自身的應(yīng)力作用下將二維自由展開的納米薄膜卷曲成微米或者納米尺度的管子或褶皺。如博士論文“三維管狀量子阱紅外探測器制備與光電特性研究”所述，應(yīng)變薄膜包括：GaAs基底、犧牲層，功能層。當(dāng)腐蝕去除部分犧牲層后，功能層將釋放應(yīng)力變得卷曲。該技術(shù)主要基于傳統(tǒng)的自上而下的薄膜沉積技術(shù)和制備工藝，可以非常容易地將卷曲微納米結(jié)構(gòu)集成在襯底。該技術(shù)制備的管狀結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的軸對(duì)稱特性，可以使光的吸收率得到極大地提高，是改進(jìn)薄膜材料光學(xué)性能的重要方法。

柔性器件具有質(zhì)量輕，可彎曲，可穿戴等優(yōu)勢，被視為微電子技術(shù)突破摩爾定律瓶頸。利用卷曲納米技術(shù)制備的柔性襯底的卷曲量子阱薄膜紅外探測器，可以更好的與探測器的接收端光路裝置匹配，進(jìn)而提高探測角、大幅提高紅外測性能。但是，在柔性襯底卷曲量子阱薄膜的制備過程中存在兩個(gè)主要問題：

(1)沉積薄膜的GaAs基底雖然在減薄后具備一定的柔韌性，但由于自身脆性存在無法繼續(xù)光刻以保護(hù)電極的問題，使得后續(xù)的薄膜卷曲工藝無法進(jìn)行。

(2)在薄膜卷曲后去除電極上的光刻膠時(shí)，如果在常溫下直接用有機(jī)溶液去除，在液體揮發(fā)時(shí)，由于存在液體張力而使得薄膜卷管坍塌損壞，且會(huì)破壞減薄樣品所依附的有機(jī)柔性襯底。傳統(tǒng)的方法是將腐蝕卷曲后的薄膜材料放入采用臨界點(diǎn)干燥儀(CriticalPoint Dryer,CPD)，經(jīng)過乙醇或丙酮等溶解性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑長時(shí)間的浸泡后再被二氧化碳液體反復(fù)清洗。顯然，這一操作流程對(duì)于含有易溶于乙醇或丙酮的有機(jī)柔性襯底的量子阱器件的制備不適用。這些問題制約了柔性襯底的量子阱紅外探測器的制備和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種柔性襯底卷曲量子阱薄膜材料及其制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種柔性襯底卷曲量子阱薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：取已經(jīng)圖形轉(zhuǎn)移且鍍好電極的應(yīng)變薄膜，將其放入第一清洗溶劑中浸泡、然后干燥；所述應(yīng)變薄膜包括：GaAs基底、設(shè)在所述GaAs基底上的犧牲層、設(shè)在所述犧牲層上的待卷曲層；所述電極設(shè)在所述待卷曲層上；

步驟2：取粘結(jié)劑及導(dǎo)熱片，通過所述粘結(jié)劑粘結(jié)所述GaAs基底和所述導(dǎo)熱片，以獲得包括所述應(yīng)變薄膜、所述粘結(jié)劑和所述導(dǎo)熱片的試樣；

步驟3：在所述試樣包含電極的一面旋涂光刻膠，然后進(jìn)行烘干、光刻、顯影，以保護(hù)電極；

步驟4：在所述GaAs基底和所述導(dǎo)熱片的接縫處涂覆光刻膠，然后烘干以保護(hù)所述粘結(jié)劑；

步驟5：腐蝕去除部分所述犧牲層，使所述待卷曲層產(chǎn)生部分卷曲；

步驟6：將步驟5處理后的試樣通過有機(jī)溶劑去除光刻膠；

步驟7：將步驟6處理后的試樣通過第二清洗溶劑進(jìn)行清洗；