[發明專利]一種空間交錯混合材料薄膜的制備方法及其在消色差超透鏡中的應用

在審

• 申請號: 202111174707.0
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113897589A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 劉淑靜;李陽;趙世虎;羅明艷;巨丹丹
• 申請（專利權）人: 天津醫科大學
• 主分類號: C23C16/04
• 分類號: C23C16/04;C23C16/24;C23C16/30;C23C16/34;C23C16/40;C23C16/455;C23C16/50;C23C16/56;G02B1/00;G02B3/00;G02B21/00;G02B23/24
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

1.一種空間交錯混合材料薄膜的制備方法，其特征在于利用多扇區薄硅片作為空間掩模在沉積過程中進行分區遮蓋，分別在基底上先后沉積出具有兩種材料的混合材料薄膜，具體制備步驟如下：

(1)制備具有多扇區結構的空間沉積掩模：空間沉積掩模選用厚度大于待沉積薄膜層厚度的薄硅片；在顯微加工平臺下，利用聚焦離子束刻蝕或飛秒激光直寫技術在薄硅片上加工出多扇區結構，其直徑和預期超透鏡的直徑相當；此空間沉積掩模用于在后續混合材料沉積過程進行分區域交替遮蓋；

(2)表面清潔預處理：首先將基底和步驟(1)制備的多扇區空間沉積掩模進行表面清洗，去除表面污染物；

(3)在顯微加工平臺中將清洗后的空間沉積掩模放置在基底上，再利用等離子體氣相化學沉積的方法在間隔扇區中沉積出預期厚度的第一種材料；

(4)利用一步式飛秒激光直寫刻蝕或多光子聚合打印的方法刻蝕空間沉積掩模與沉積材料層的邊緣粘連處，并去除空間沉積掩模和多余的第一種沉積材料；利用超聲進行清洗以及用氮氣槍吹干；

(5)隨后變換沉積區域并沉積第二種材料；將上述沉積完成的樣品再進行一次清洗過程；清洗完畢后再將另一個空間沉積掩模置于樣品的上表面，保護第一種沉積材料不被第二種材料污染，也確保了兩種材料的沉積厚度一致；利用原子層沉積方法在剩余扇區內沉積出具有和第一種沉積材料層相同厚度的第二種材料；

(6)最后利用步驟(4)相同方法去除空間沉積掩模和多余的第二種沉積材料，從而通過多步沉積過程獲得預期的空間交錯混合材料薄膜。

2.根據權利要求1所述的一種空間交錯混合材料薄膜的制備方法，其特征在于：該空間交錯混合材料薄膜適用于兩種材料構成均勻扇區交錯的空間結構；第一種材料選自沉積非晶硅，用于調制近紅外光；第二種材料選自沉積氮化硅、二氧化鈦、氮化鎵或硫化鋅中的一種，用于調制可見光。

3.根據權利要求2所述的一種空間交錯混合材料薄膜的制備方法，其特征在于：該薄膜厚度為450nm～850nm，沉積區域直徑為40μm～100μm。

4.根據權利要求2所述的一種空間交錯混合材料薄膜的制備方法，其特征在于：該空間交錯混合材料薄膜中單一扇區的角度為30°、45°或60°。

5.權利要求1至4任一項所述方法制備的空間交錯混合材料薄膜在消色差超透鏡中的應用，其特征在于：該空間交錯混合材料薄膜應用于雙波長消色差超透鏡的加工，通過電子束光刻的微納加工技術在空間交錯混合材料薄膜上加工出納米陣列結構，實現雙波長消色差超透鏡。

6.根據權利要求5所述的空間交錯混合材料薄膜在消色差超透鏡中的應用，其特征在于：該雙波長消色差超透鏡能夠應用于雙光子顯微成像，實現激發光和熒光共焦，提高收集效率。

7.根據權利要求5所述的空間交錯混合材料薄膜在消色差超透鏡中的應用，其特征在于：基于空間交錯混合材料薄膜的雙波長消色差超透鏡能夠應用于雙光子受激發射損耗超分辨成像，能夠實現激發光和損耗光的消色差聚焦。