[发明专利]制备具有金属层或图案的基板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备具有金属层或图案的基板的方法、通过该方 法所制备的基板、以及该基板的使用。

背景技术

在过去十年中，软光刻已经被研发用于制作化学微结构和、纳米 结构表面的多用途技术^[1；2]。在统称为软光刻的多种技术中，微接触印 刷(μCP)已经成为最常用的方法^[1]。该技术最初被研发用于转移分子 且也被应用于转移金属^[3]。

迄今为止已经研发出两种用于使用金属来接触有机材料的软光刻 方法，即，纳米转移印刷(nTP(nanotransfer printing))^[4；5]和软 接触层叠(ScL)^[6]。这些方法可以被用于平行制作多个装置。两种方 法均示意性示于图1中。

在nTP(图1a)的情况下，薄的金属层被蒸镀到图案化弹性印模 (stamp)上，该图案化弹性印模是通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)滴铸 (drop cast)到图案化硅晶片上来制作的。使蒸镀金属层与基板上的 有机物层共形接触。由于在金属-有机物界面上形成化学键，金属- 有机物结合强于金属-PDMS结合且金属层从PDMS印模被转移到有机 物层上。该工艺在环境条件下进行，无需施加任何附加压力。已经通 过在Au/烷基双硫醇/GaAs异质结^[7]和Au/巯基硅烷/Si异质结^[8]内Au 上电极的制作演示了该工艺。在另一工艺中，金在硅晶片上被图案化， 且随后在高压(9至30bar)和在100至140℃之间的温度下被转移到 所选聚合物^[9]。

在ScL的情况下，金属-有机物结合是基于范德瓦尔斯相互作用， 并弱于金属-PDMS相互作用。因此在该工艺中，金属不是从PDMS被转 移到有机物层上，而是PDMS保留在Au层上且成为PDMS/金属/有机物/ 基板异质结的一部分(图1b)。金属层使用阴影掩模蒸镀被制备在非结 构化平坦PDMS层的顶部上。该工艺在环境条件下进行，无需施加任何 附加压力^[10]。

此外，本发明人已经研发出在2006年3月31日提交的欧洲专利 申请No.06006899.6中公开的称为梭转移印刷(shuttle transfer printing，STP)的另一种工艺^[11]，其可以按比例缩小到小至50至100nm 的尺寸，该制作工艺容易实施且对于不同金属、金属氧化物和半导体 材料是通用的。

通常，在前述技术中，从一个基板被转移到目标基板的材料层或 图案本身具有确定粗糙度，该粗糙度可能干涉转移及随后的结合工艺。 与待转移的材料层或图案相关的粗糙度在许多情形下阻止目标基板和 材料图案之间的良好接触，因此转移可能效率低或不完全。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种允许补偿与待转移的材料层或图 案相关联的粗糙度的方法。此外，本发明的目的是提供一种制备具有 金属层或图案的基板的方法，该方法容易实施且是通用的。

本发明的目的是通过在基板上涂敷金属层或图案来达成的，所述 方法包括以下步骤：

a)提供目标基板；

b)在所述目标基板上固定聚合物材料层；

c)使用已经预先涂敷金属层或图案的印模，通过使所述印模与所 述目标基板共形接触，在所述目标基板上的所述聚合物材料层上涂敷 并固定所述金属层或图案。

在一个实施例中，在步骤b)中，通过在所述目标基板上共价连 接所述聚合物材料，将所述聚合物材料层固定在所述目标基板上。

在一个实施例中，所述印模和所述金属层或图案之间的结合弱于 所述聚合物材料层与所述金属层或图案之间的结合。

在一个实施例中，所述聚合物材料层包括聚合物，该聚合物具有 柔性的聚合物链，并且此外具有近端和远端，在所述近端处共价连接 到所述目标基板且在所述远端处具有官能团，所述官能团允许所述金 属层或图案固定在所述聚合物材料层上。

优选地，所述聚合物材料层具有在从20°至70°、优选地从20° 至50°、更优选地从30°至50°的范围内的水接触角。

在一个实施例中，所述聚合物材料层具有在从0.001GPa至5GPa、 优选地从0.1PGa至0.5GPa的范围内的杨氏模量。