[发明专利]采用3D纳米微粒结构体的光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种集合有纳米微粒的3D结构体（structure）以及用于制造所述3D结构体的方法；尤其涉及一种采用纳米微粒结构体的光学装置，其中该纳米微粒结构体通过由火花放电所产生的带电纳米微粒的聚焦刻图（focused patterning）而形成。

背景技术

通过将选择性控制的带电纳米微粒沉积到所需的位置从而制造微米/纳米型结构的纳米刻图（Nanopattering）技术预计有助于将引领下一代工业的量子装置以及纳米生物装置的发展。

作为带电纳米微粒刻图技术的一个例子，已知衬底通过采用电子束欧丽安束（orion beam）带电，且随后极性相反的带电纳米微粒沉积在该衬底上的方法。然而，该方法存在限制，由于使衬底带电的方法为串联类型（series type）使得该方法需要太多的时间；而且由于衬底表面通过采用电子束欧丽安束的方式来带电，因此该方法仅可以用在非导电衬底的情况中。

此外，报道了一种技术，该种技术在衬底上形成光阻剂（photoresist），采用光刻蚀技术或其他类似技术对所述光阻剂进行刻图；并随后通过采用静电力仅将带电微粒引入并沉积在该图案上，而没有离子积聚过程。然而，上述的技术能够实现在蒸汽状态下产生的高纯度纳米微粒的刻图，但不能在光阻剂图案上积聚离子。因此，很多纳米微粒也可以沉积在非所需的位置上，即，沉积在光阻剂表面上以及在带电衬底上。

另一方面，拉曼光谱学（Raman spectroscopy）是能够对生物领域产生巨大贡献的技术。然而，由于从该技术中获得的信号非常弱而使得该技术并不实用，因此采用拉曼光谱学技术的产品仍然没有商业化或发展。因此，增强拉曼信号的研究正积极地进行。

在增强信号大小的方法中，在很多实验室中研究了一些方法，该方法采用了利用金属表面的自由电子的共振所产生的表面等离子现象。通过表面等离子现象，电场强度显著而局部地增强，而拉曼信号可以通过适当地采用该现象而增强；其中在表面等离子现象中，金属的自由电子与外部的光线相结合（combined with）并且共同振动。

因此，申请人提出了一种用于制造具有2D或3D图形的纳米微粒结构体的方法，其中该纳米微粒结构体通过公开号为10-2009-0089787（公开日为2009年8月24日）的韩国专利中的纳米微粒的聚焦刻图而获得。所述方法可以通过火花放电同时产生双极性的带电纳米微粒和离子，将该微粒引入设有图案衬底（patterned substrate）的反应器中，随后施加电场，可以有效地制造2D或3D形状的纳米微粒结构体，而不管纳米微粒或离子的极性。

由此，发明人研究了一种方法，该方法能够通过改良所述方法而制造出具有精细的（elaborate）3D形状的纳米微粒集合结构体。

【现有技术文件】

【专利文件】

（专利文件1）公开号为10-2009-0089787（公开日为2009年8月24日）的韩国专利。

【非专利文件】

（非专利文件1）首尔国民大学研究所的韩忠锡于2012年2月发表的“基于3D纳米微粒结构的新型表面增强型拉曼光谱学衬底”（Novel surface enhanced Raman spectroscopy substrate based on3-dimensional nanoparticle structure,Han,jungseok,Graduate School of Seoul National University,2012.2）。

发明内容

因此，本发明提供了一种通过同时或分别地产生双极性带电纳米微粒和离子，并将带电纳米微粒和离子聚焦在图案衬底上，从而制造3D纳米微粒结构体，尤其是制造复杂且精细的结构体的方法。

为了实现本发明的一个目的，本发明提供了一种用于制造纳米微粒结构体的方法，包括步骤：

1）将衬底设置在反应器内，并随后施加电场；其中所述衬底具有由带有穿孔图案的掩膜层所形成的微米/纳米图案，

2）通过电晕放电产生离子，随后在设置在反应器内的衬底的微米/纳米图案上积聚离子；

3）通过对火花放电室内的纳米微粒前驱体进行火花放电形成带电纳米微粒和离子；以及

4）将所述带电纳米微粒和离子引入所述反应器内；随后将与步骤2）中在所述微米/纳米图案表面上积聚的离子极性相同的纳米微粒聚焦沉积在所述衬底的所述微米/纳米图案的穿孔部分。