[發(fā)明專(zhuān)利]三維微納彎折結(jié)構(gòu)及利用電子束制備其的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110238211.9
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113023667A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧長(zhǎng)志;鄭?，u;潘如豪;楊海方;金愛(ài)子;李俊杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B81C1/00
• 分類(lèi)號(hào): B81C1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京市正見(jiàn)永申律師事務(wù)所 11497
• 代理人: 黃小臨;馮玉清

本發(fā)明涉及三維微納彎折結(jié)構(gòu)及利用電子束制備其的方法。根據(jù)一示例性實(shí)施例，一種制備三維彎折結(jié)構(gòu)的方法可包括：制備疊層結(jié)構(gòu)，所述疊層結(jié)構(gòu)至少包括第一層和在所述第一層上的第二層，所述疊層結(jié)構(gòu)具有支承在襯底上的主體部分和從所述主體部分延伸的至少一個(gè)懸伸圖案部分；用電子束照射所述懸伸圖案部分，以使得所述懸伸圖案部分發(fā)生彎折，從而獲得三維彎折結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及微加工領(lǐng)域，更特別地，涉及一種三維微納彎折結(jié)構(gòu)及利用電子束制備其的方法。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，三維結(jié)構(gòu)的應(yīng)用逐漸廣泛。相比于二維微納結(jié)構(gòu)，三維結(jié)構(gòu)具有更高的可控自由度，以及更小的體積等優(yōu)勢(shì)。例如，在隱身超材料以及負(fù)折射率超材料的設(shè)計(jì)中，都需要三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行制備。三維超材料在通過(guò)等離激元聚焦實(shí)現(xiàn)超透鏡或者光增強(qiáng)器件方面也具有重要的作用。而且，等離激元結(jié)構(gòu)的特征尺寸與光波的波長(zhǎng)成正比，具有亞波長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此三維微納結(jié)構(gòu)制備上的進(jìn)步將對(duì)三維超材料的應(yīng)用產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用。在三維超材料中，具有彎折或者卷曲結(jié)構(gòu)的光學(xué)器件具有比傳統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)更突出的光調(diào)控能力；此外，在三維電學(xué)器件的設(shè)計(jì)中，三維微納彎折結(jié)構(gòu)可以提高電學(xué)器件的性能以及集成度，對(duì)于高集成度高效率的器件設(shè)計(jì)具有重要作用。因此，如何獲得三維微納彎折結(jié)構(gòu)是目前器件制備中的一個(gè)重要問(wèn)題。

最初，三維結(jié)構(gòu)的加工主要依靠激光直寫(xiě)以及3D打印等技術(shù)，雖然這些技術(shù)可以進(jìn)行復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的加工，但是其加工材料受到了較大的限制，一般只適合加工聚合物三維結(jié)構(gòu)，而且其加工效率較低。為了更靈活地制備三維結(jié)構(gòu)，提出了所謂的三維折紙加工技術(shù)，其具有與平面加工工藝兼容、制備靈活等特點(diǎn)。三維折紙方法的加工思路主要依靠二維圖形化結(jié)構(gòu)的三維折疊或卷曲來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以在被拉伸的柔性襯底上制備二維圖形，該圖形通過(guò)幾個(gè)連接點(diǎn)與襯底結(jié)合在一起。當(dāng)襯底從拉伸狀態(tài)復(fù)原時(shí)，二維圖形會(huì)被壓縮，從而產(chǎn)生屈曲，由此獲得復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。但是，該方法存在難以控制彎折形狀、不能產(chǎn)生超過(guò)180°的彎折、以及當(dāng)去除襯底后彎折結(jié)構(gòu)會(huì)有一定程度的復(fù)原等問(wèn)題。

因此，仍需要一種改進(jìn)的方法，其能夠方便、靈活地制備期望形狀的三維微納彎折結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)本領(lǐng)域中的以上和其他技術(shù)問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種利用電子束制備三維彎折結(jié)構(gòu)的方法，包括：制備疊層結(jié)構(gòu)，所述疊層結(jié)構(gòu)至少包括第一層和在所述第一層上的第二層，所述疊層結(jié)構(gòu)具有支承在襯底上的主體部分和從所述主體部分延伸的至少一個(gè)懸伸圖案部分；用電子束照射所述懸伸圖案部分，以使得所述懸伸圖案部分發(fā)生彎折，從而獲得三維彎折結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，所述第一層由電介質(zhì)材料形成，所述第二層由金屬材料形成。

在一些實(shí)施例中，制備疊層結(jié)構(gòu)包括：在所述襯底上形成所述第一層；蝕刻所述第一層，以形成主體部分和從所述主體部分延伸的懸伸圖案部分；在所述襯底上形成犧牲層圖案，所述犧牲層圖案暴露所述第一層的主體部分和懸伸圖案部分；在所述犧牲層圖案和所述第一層的主體部分和懸伸圖案部分上沉積第二層；去除所述犧牲層圖案和沉積在所述犧牲層圖案上的所述第二層的部分，以獲得所述疊層結(jié)構(gòu)；以及去除所述襯底的位于所述疊層結(jié)構(gòu)的懸伸圖案部分下面的部分，使得所述主體部分被支承在所述襯底上，而所述懸伸圖案部分從所述主體部分懸空伸出。

在一些實(shí)施例中，制備疊層結(jié)構(gòu)包括：在所述襯底上形成第一層和在所述第一層上的第二層；蝕刻所述第一層和所述第二層，以形成包括主體部分和從所述主體部分延伸的懸伸圖案部分的疊層結(jié)構(gòu)；以及去除所述襯底的位于所述疊層結(jié)構(gòu)的懸伸圖案部分下面的部分，使得所述主體部分被支承在所述襯底上，而所述懸伸圖案部分從所述主體部分懸空伸出。

在一些實(shí)施例中，制備疊層結(jié)構(gòu)包括：將第一層轉(zhuǎn)移到所述襯底上，所述襯底具有至少一個(gè)開(kāi)口區(qū)域，所述第一層覆蓋所述襯底的開(kāi)口區(qū)域；蝕刻所述第一層，以形成被所述襯底支承的主體部分和從所述主體部分延伸到所述襯底的開(kāi)口區(qū)域中的至少一個(gè)懸伸圖案部分；以及在所述第一層上沉積所述第二層。