[发明专利]阵列结构绒面及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及微纳米加工领域，具体地涉及阵列结构绒面及其制法和应用。

背景技术

纳米科学与技术所涉及的是制备和表征尺寸在纳米范围内的物理结构。普通光学光刻的分辨率极限是200nm，所以目前制作纳米尺寸的单元通常采用X射线光刻(X-ray lithography,XRL)技术和电子束光刻(Electron-Beam Lithography,EBL)，其中XRL是并行处理模式，精度一般为20～50nm；而EBL是串行处理模式，极限精度为1～2nm，但刻蚀速度只有1cm2/s，不利于商业运用，因为将EBL的精度和XRL的并行处理能力相结合，人们开发了基于扫描隧道显微镜(STM)的纳米光刻技术，但它同样受到串行处理的限制。故开发价廉且具有并行处理能力的纳米刻蚀技术是纳米科学的研究重点之一。

由于传统的光学系统十分容易受到杂光干扰，因而光学学系统中的光学元件的透过率和图像解析能力难以得到有效提高，致使其分辨率和灵敏度下降，严重地影响了光学及光电子学器件的性能，例如太阳能电池、光学传感器、显示器、偏振片、光学镜头等。为了提高这些器件的性能，需要降低基底表面对光的反射率，而其中太阳能发电系统对于陷光结构的技术需求极其迫切。在各种太阳电池(PV)技术中，硅(Si)基电池技术占据主导地位，然而基于降低成本的内在要求，必须考虑缩减单位功率的电池材料使用量。一个可行的选择就是采用更薄的硅片技术，然而薄硅片技术必然需要更高效的陷光技术。

综上所述，目前尚缺乏令人满意的、具有高精度和高刻蚀速率、以及可大规模生产的陷光技术(即制绒方法)，因此，本领域迫切需要开发新的具有高精度和高刻蚀速率、以及可大规模生产的陷光技术。

发明内容

本发明提供了一种高精度、高刻蚀速率并可大规模生产的阵列结构绒面的制备方法及其应用。

在本发明的第一方面，提供了一种阵列结构绒面的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供半导体基片；

(b)在所述基片的至少一个主表面上铺设一层聚合物微球单层薄膜，并对所述单层薄膜中的所述聚合物微球进行刻蚀处理，形成带有经刻蚀的聚合物微球单层薄膜的基片；

(c)对上一步骤获得的所述基片进行金属镀膜处理，从而形成覆盖所述经刻蚀的聚合物微球的上表面以及覆盖至少部分所述基片主表面的金属薄膜层，所述的金属薄膜层含有用于金属催化腐蚀的催化成分；和

(d)以所述聚合物微球为保护层，在所述催化成分存在下，对所述基片进行金属催化腐蚀，从而得到具有柱阵列结构的绒面，其中所述柱阵列结构由经所述聚合物微球保护而保留下的基柱构成。

在另一优选例中，所述金属薄膜包括：金和/或银。

在另一优选例中，所述金属薄膜的厚度为10～200nm。

在另一优选例中，生成所述金属薄膜的镀膜工艺包括：热蒸发镀膜、溅射镀膜，或其组合。

在另一优选例中，所述方法还包括步骤：

(e)对步骤(d)的基片上的柱阵列结构进行清洗处理，从而去除所述金属镀膜层和所述的聚合物微球；

(f)对所述基柱进行氧化处理，从而形成表面被氧化的经氧化处理的基柱；和

(g)对所述经氧化处理的基柱进行腐蚀处理，使所述基柱转变为锥形，形成具有锥阵列结构的绒面。

在另一优选例中，所述经氧化处理的基柱表面为非均一厚度的氧化层。

在另一优选例中，所述步骤(e)包括：

利用硝酸或王水对步骤(d)的基片上的柱阵列结构进行清洗处理，从而去除所述金属镀膜层。

在另一优选例中，所述步骤(e)包括：

利用硝酸或王水对步骤(d)的基片上的柱阵列结构进行清洗处理，从而去除所述的聚合物微球。

在另一优选例中，所述步骤(b)包括：

(b1)对所述基片进行清洗和活化处理，使所述基片具有亲水性；

(b2)通过自组装技术在液体表面生成一层聚合物微球单层薄膜，并将所述聚合物微球薄膜到铺设所述基片主表面上；

(b3)利用反应离子刻蚀系统对所述单层薄膜中的所述聚合物微球进行刻蚀处理，形成带有经刻蚀的聚合物微球单层薄膜的基片。

在另一优选例中，所述自组装技术包括：表面张力自组装、静电自组装、漂移法、或电场作用自组装。

在另一优选例中，所述反应离子刻蚀包括选择下组的一个或多个特征：

刻蚀气体包括氧气和氩气，其中，氧气和氩气的体积比为2:1～7:1；

刻蚀功率为30～60W；