[發(fā)明專利]一種非對稱角度依賴的多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115744810A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁聰;任金明;姚小莉;王永明;李瑞澤;陸泓波;秦亞光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司;浙江華東工程建設(shè)管理有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G03F7/00;B81B7/02;B81B7/04;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 吉靖;劉曉春

本發(fā)明提供一種非對稱角度依賴的多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)及應(yīng)用，所述多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)中單個單元結(jié)構(gòu)為圓柱體，法向傾斜角為10°~30°，所述多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)傾斜方向一致；所述多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)主體為聚苯乙烯納米結(jié)構(gòu)，外層沉積金屬納米沉積層。本發(fā)明通過傾斜電子束曝光技術(shù)，精準控制傾斜納米柱的角度，可以實現(xiàn)傾斜納米柱的傾斜角度在10°～30°范圍內(nèi)小角度調(diào)整，制備了傾斜納米柱陣列，引起等離激元耦合效應(yīng)具有角度依賴性，在相反的觀察角度下展示出強烈的光譜差異，且通過調(diào)節(jié)納米柱陣列傾角可以實現(xiàn)非對稱結(jié)構(gòu)色的調(diào)節(jié)，從而為開發(fā)新型非對稱納米光子結(jié)構(gòu)和器件提供了一種新的途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非對稱角度依賴的多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。

背景技術(shù)

一般來說顏色可以分為兩類：色素色和結(jié)構(gòu)色。色素色是由小分子發(fā)色基團吸收光所致；而結(jié)構(gòu)色是由特殊周期性微觀結(jié)構(gòu)與光的作用產(chǎn)生的。后者是一個純粹的物理過程，不涉及光能量的損耗。結(jié)構(gòu)色材料因其顏色鮮艷、不易褪色以及低毒環(huán)保的特性，在眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

如今，可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)色顯示是結(jié)構(gòu)色研究領(lǐng)域的一大熱點，在全息顯示、信息編碼、角分辨光譜、定向發(fā)射等的應(yīng)用領(lǐng)域有著重要的前景。通過調(diào)節(jié)幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，偏振，手性，相位和光源方向等方式來調(diào)節(jié)表面等離激元結(jié)構(gòu)色已被初步探索，然而非對稱調(diào)節(jié)方式卻鮮有突破。在諸多可行結(jié)構(gòu)中，一維或二維的金屬納米結(jié)構(gòu)陣列由于其結(jié)構(gòu)簡潔、耦合機制清晰以及共振頻率與觀察角直接相關(guān)等優(yōu)勢是實現(xiàn)于非對稱結(jié)構(gòu)色一個較好的突破口。傾斜的納米結(jié)構(gòu)因其具有結(jié)構(gòu)方向性和各向異性，在許多領(lǐng)域上有廣泛應(yīng)用。例如，這種非對稱結(jié)構(gòu)可用于定向浸潤和防沾、細胞運動方向研究、各向異性光學(xué)超表面、改善電子器件性能等。在微米尺度上，利用斜入射的光學(xué)曝光可以容易地制備出微尺度的傾斜結(jié)構(gòu)，但是納米尺度的傾斜結(jié)構(gòu)的制備仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有制備傾斜納米柱相關(guān)技術(shù)研究較少，雖然中國CN110668397A公開了一種高度有序傾斜納米柱的制備方法，采用自組裝的方法制備樣品，并利用磁控濺射進行斜濺射控制納米柱的傾斜角度，然而在實際濺射過程中斜濺射角度難以精準控制，工藝較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種非對稱角度依賴的多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)。

為此，本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種非對稱角度依賴的多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)中單個單元結(jié)構(gòu)為圓柱體，法向傾斜角為10°~30°，所述多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)傾斜方向一致；

所述多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)主體為聚苯乙烯納米結(jié)構(gòu)，外層沉積金屬納米沉積層；

所述多色顯示傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)如下方式得到：

S1：清洗，清洗硅襯底表面污垢；

S2：涂膠，在硅襯底表面旋涂電子束光刻膠；

S3：烘干，將旋涂電子束光刻膠的硅襯底置于熱板上進行烘烤；

S4：曝光，在旋涂有電子束光刻膠的硅襯底上進行傾斜電子束曝光；

S5：顯影，用顯影液溶解除受到曝光的電子束光刻膠，實現(xiàn)非對稱納米柱陣列；

S6：沉積，在顯影后的硅襯底上依次進行金屬層沉積。

在采用上述技術(shù)方案的同時，本發(fā)明還可以采用或者組合采用如下技術(shù)方案：

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：非對稱傾斜納米柱陣列結(jié)構(gòu)的排列周期為600～800 nm。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述聚苯乙烯納米結(jié)構(gòu)的半徑為80～120 nm，高度為500～600 nm；

金屬納米沉積層為Al納米沉積層，金屬納米沉積層的厚度為90～100 nm。