[发明专利]纳米结构转印方法及利用堆栈方法制备多层纳米结构的方法

权利要求书

1.一种纳米结构转印方法，包括以下步骤：

步骤一：在原始衬底上依次形成水溶性层、聚甲基丙烯酸甲酯层和胶层；

步骤二：通过双光束干涉曝光方法将上述胶层制备成具有纳米结构图案的胶层；

步骤三：在上述具有纳米结构图案的样品表面上沉积金属膜，使得分别会在聚甲基丙烯酸甲酯和胶层上形成下层金属纳米结构膜和上层金属纳米结构膜；沉积时的金属膜厚度应小于胶层厚度；其特征在于，还包括：

步骤四：用蓝膜与上述样品表面上的上层金属纳米结构膜紧密贴合，在撕去蓝膜后，有效去除上述样品表面上的上层金属纳米结构膜，而不损坏原始衬底上的下层金属纳米结构膜、胶层和聚甲基丙烯酸甲酯层；

步骤五：将弹性衬底贴合于上述样品中具有纳米结构图案胶层的表面；

步骤六：将贴合有弹性衬底的上述样品浸没在水中，由于上述样品中水溶性层在水中易被溶解，使得聚甲基丙烯酸甲酯层、下层金属纳米结构膜和具有纳米结构图案的胶层被完美地转移至了弹性衬底上，此时，样品结构由上往下依次分别为弹性衬底、胶层和聚甲基丙烯酸甲酯层，并且下层金属纳米结构膜位于胶层的纳米结构图案中，与聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面相连；

步骤七：将上述样品的聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面覆盖一层3-巯丙基三甲氧基硅烷的单分子层，其用于增强目标衬底与聚甲基丙烯酸甲酯层的粘附力；

步骤八：将上述样品的附有3-巯丙基三甲氧基硅烷的单分子层的聚甲基丙烯酸甲酯层上表面与目标衬底紧密贴合，并施加一定的压强和温度，使得聚甲基丙烯酸甲酯层能与目标衬底紧密贴合；

步骤九：等温度降至室温后，撕掉弹性衬底，并去除具有纳米结构图案的胶层，实现将下层金属纳米结构和聚甲基丙烯酸甲酯层完好地转印至目标衬底上。

2.如权利要求1所述的纳米结构转印方法，其特征在于：步骤一中，所述原始衬底为石英片或硅片；所述水溶性层为聚丙烯酸层；分别采用旋涂方法形成水溶性层、聚甲基丙烯酸甲酯层和胶层。

3.如权利要求1所述的纳米结构转印方法，其特征在于：步骤二中，所述胶层为光刻胶层或电子胶层，形成纳米结构的方法为纳米压印或激光干涉曝光或电子束曝光。

4.如权利要求3所述的纳米结构转印方法，其特征在于：所述纳米结构为光栅、孔阵或柱状阵列；所述胶层厚度为100-600nm。

5.如权利要求1所述的纳米结构转印方法，其特征在于：步骤三中，所述金属膜厚度为20-200nm。

6.如权利要求1所述的纳米结构转印方法，其特征在于：步骤五中，所述弹性衬底制备方法为：

利用抛光后硅片的平整表面，将制备弹性的前驱体混合并搅拌均匀，然后涂覆于硅片表面，通过在真空皿中抽真空除掉气泡后，将涂覆了弹性前驱体的硅片放置于烤箱中烘烤至固化；所述前驱体包括主体和固化剂；

然后将弹性衬底切割成需要的尺寸，并从硅片表面取下，得到具有纳米级平整度的弹性衬底；其中，烘烤温度为60-80℃，烘烤时间为小于2.5小时。

7.如权利要求1所述的纳米结构转印方法，其特征在于：步骤八中，施加压强范围为10kpa至80kpa；施加温度范围为100℃至140℃。

8.如权利要求1所述的纳米结构转印方法，其特征在于：在步骤四与步骤五之间还包括步骤：

在将弹性块贴到纳米结构上之前，先在弹性衬底上覆盖一层全氟辛基三氯硅烷单分子层。

9.一种利用堆栈方法制备多层纳米结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在干净的原始衬底上依次形成水溶性层、聚甲基丙烯酸甲酯层和胶层；

步骤二：通过双光束干涉曝光方法将上述胶层制备成具有纳米结构膜图案的胶层；

步骤三：在上述具有纳米结构图案的样品表面上沉积金属膜，使得分别会在聚甲基丙烯酸甲酯和胶层上形成下层金属纳米结构和上层金属纳米结构；沉积时的金属膜厚度应小于胶层厚度；

步骤四：用蓝膜与上述结构紧密贴合，在撕去蓝膜后，去除上述样品表面上的上层金属纳米结构膜，而不损坏下层金属纳米结构膜和胶层；

步骤五：将弹性衬底贴合于上述样品中具有纳米结构图案胶层的表面；

步骤六：将贴合有弹性衬底的上述样品浸没在水中，由于上述样品中水溶性层在水中易被溶解，使得聚甲基丙烯酸甲酯层、下层金属纳米结构膜和具有纳米结构图案的胶层可以被完美地转移至了弹性衬底上，此时，样品结构由上往下依次分别为弹性衬底、胶层和聚甲基丙烯酸甲酯层，并且下层金属纳米结构膜位于胶层的纳米结构图案中，与聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面相连；

步骤七：将上述样品的聚甲基丙烯酸甲酯层的上表面覆盖一层3-巯丙基三甲氧基硅烷的单分子层；

步骤八：将上述样品的附有3-巯丙基三甲氧基硅烷的单分子层的聚甲基丙烯酸甲酯层上表面与目标衬底紧密贴合，并施加一定的压强和温度，使得聚甲基丙烯酸甲酯层能与目标衬底紧密贴合；

步骤九：等温度降至室温后，撕掉弹性衬底，并去除具有纳米结构图案的胶层，实现将下层金属纳米结构膜和聚甲基丙烯酸甲酯层完好地转印至目标衬底上；

将上述步骤九得到的整体样品作为目标衬底，循环重复步骤一至九，实现在目标衬底上连续堆叠多层的纳米结构。