[發明專利]一種采用脈沖型聲波調整單層納米微球陣列的方法

在審

• 申請號: 202210681618.3
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN115108530A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 埃澤爾·馬丁·阿金諾古;何冠洲;王新;周國富;邁克爾·吉斯格
• 申請（專利權）人: 肇慶市華師大光電產業研究院
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 廣州正明知識產權代理事務所(普通合伙) 44572
• 代理人: 成姍

本發明屬于微納米結構制備的技術領域，尤其涉及一種采用脈沖型聲波調整單層納米微球陣列的方法。包括以下步驟：S1.將微球懸濁液注入氣?液界面，使微球通過自組裝初步形成單層膜陣列；S2.利用脈沖型聲波調整步驟S1制備的單層膜陣列，使其自組裝有序排布；S3.使步驟S2制備的有序排布的單層膜陣列聚攏，然后轉移到預處理好的基片上，蒸發殘余液體。本發明通過機械振動與自組裝作用力的結合使微球陣列變得有序緊密，擴大了大面積有序的微球陣列排布，促進微球陣列的長程有序性，有效解決傳統的NSL制備單層微球陣列薄膜過程中存在的點缺陷和位錯等問題，進一步降低微球陣列的缺陷密度。

技術領域

本發明屬于微納米結構制備的技術領域，具體涉及一種采用脈沖型聲波調整單層納米微球陣列的方法。

背景技術

納米球光刻(NSL)是利用高度單分散的納米球作為沉積或刻蝕掩模，結合物理或化學方法沉積得到形貌、尺寸可控的納米陣列掩模板，是一種簡便、經濟而有效的光刻技術。NSL技術通常利用的模板有：密排六方納米至微米級的聚苯乙烯(PS)微球、二氧化硅(SiO₂)乳膠球或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球單層膜。關于如何制備高質量的單層微球陣列薄膜一直是一項頗具意義的挑戰。

傳統方法制備的單層微球薄膜存在一些缺點，即使是NSL模板制備法中最穩定的界面自組裝法也會存在以下缺陷：1)單層微球薄膜會出現因分子堆積而形成多層微球分子團；2)單層微球薄膜由于制膜期間受到外界作用力干擾，會使某些微球間產生不同晶向，從而引發薄膜陣列出現層錯裂縫；3)單層微球薄膜僅存在短程有序，而沒有長程有序的陣列；4)未能參與自組裝過程而形成的游離單分子微球以及因其缺位而形成的空穴。現有制備技術只能通過嚴格地控制微球溶液流速來盡可能優化上述問題。針對現有NSL模板制備方法，由于實驗環境難以理想化，這些問題不容易解決，因此想要制造出“低缺陷密度”的陣列存在一定的技術困難，且一旦成膜，就很難再繼續提升納米陣列質量。

自組裝是晶體陣列成型的必要過程，是得到大面積規整結構的關鍵。現有的采用聲波調整納米微球陣列的方法仍有值得改進的地方，如專利CN114436206A一種采用連續性聲波調整單層納米微球陣列有序排布的方法，僅僅使用了連續型聲波調整單層納米微球陣列的有序排布，卻忽視了自組裝過程對納米微球陣列有序排布具有重要影響。基于該專利內容，本發明設計了一種與此完全不同的技術構思，通過機械振動與自組裝作用力的結合使微球陣列變得有序緊密，以充分發揮自組裝作用的效果。

發明內容

為求對上述現有技術提升，本發明目的是提供一種采用脈沖型聲波調整單層納米微球陣列的方法，因納米微球陣列在成型前需要一定的時間自組裝成穩定有序的陣列，本發明使用聲波打破微球陣列原含有缺陷的晶體結構，再給予一定時間微球重新排布陣列，進一步提高微球陣列的有序性效果，即采用脈沖型聲波實現以上效果。

所述脈沖型聲波的周期是由實際作用的聲波時間與無聲靜音時間(可視為微球陣列自組裝時間)構成，脈沖比即為一個周期內有效聲波時間與靜音時間的比值，有效聲波部分也有其頻率與幅值。本發明通過脈沖型聲波對微球陣列排布進行調整，不同尺寸納米微球的陣列各有促使其規整排布的最佳脈沖型聲波。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種采用脈沖型聲波調整單層納米微球陣列的方法，包括以下步驟：

S1.將微球懸濁液注入氣-液界面，使微球通過自組裝初步形成單層膜陣列；

S2.利用脈沖型聲波調整步驟S1制備的單層膜陣列，使其自組裝有序排布；

S3.使步驟S2制備的有序排布的單層膜陣列聚攏，然后轉移到預處理好的基片上，蒸發殘余液體。

作為本發明優選地技術方案，步驟S1中所述微球包括聚苯乙烯微球、二氧化硅乳膠球和聚甲基丙烯酸甲酯微球。