[发明专利]自吸纳米压印制备金属纳米结构的方法

说明书

本公开提供了一种自吸纳米压印制备金属纳米结构的方法，包括：利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)在硬基质纳米压印模板表面翻模，得到PDMS软模板；在基片表面旋涂下层胶并加热固化，在所述下层胶表面旋涂上层胶；将所述PDMS软模板覆盖所述上层胶表面，加热固化所述上层胶，并去除所述PDMS软模板，得到光栅结构；若所述上层胶为负胶，则曝光后烘，若所述上层胶为正胶，则不曝光；通过显影使所述基片上的上层胶和下层胶形成倒台结构；蒸发金属，通过剥离工艺剥离所述下层胶、上层胶及位于所述上层胶上的金属，形成金属纳米结构。

技术领域

本公开涉及微纳米制造技术领域，特别涉及一种自吸纳米压印制备金属纳米结构的方法。

背景技术

随着纳米科学的发展，其应用延伸到各个领域，特别是纳米结构制备方法逐步成为一个研究的热点。早在1995年，普林斯顿大学华裔科学家周郁教授针对光刻工艺受曝光波长限制而提出纳米压印技术，将模板上的纳米图案压印在衬底上，由于纳米压印技术节省了光刻过程中的复杂环节控制，而且可以打破衍射极限，大面积制备纳米结构，该技术引起了很多研究人员的兴趣，得到了广泛的研究和应用，成为了新一代纳米制造技术，应用在半导体行业各个领域。

现有技术中，纳米压印分为热压印和紫外固化压印两种类型。其中，热压印所用的材料是以热塑型的高分子材料为基础，通过加温时高分子材料软化，再通过外加压力使压印模板上的结构复制到熔化的高分子膜上，冷却成型。高温加热和冷却过程会延长压印周期，降低产出率，而高压成型会增加模板损耗，同时限制了不能承受高压的衬底材料的应用，需要专业的压印设备提供大面积均匀的压力和高温，成本昂贵。而紫外固化纳米压印中，聚合物不再被加热冷却成型，而是紫外光辐射固化成型，为使模板与衬底能够完全贴合，需要施加一个大气压以上的压强，同样需要昂贵压印设备辅助才能制备均匀。在实际压印中，压印胶的结构通常是正台面结构，无法完成蒸金剥离工艺，通常采用在金膜上进行纳米压印，刻蚀金的方式完成金纳米结构的制备，这种方法成本高，而且刻蚀金侧壁粗糙。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述问题，本公开的主要目的在于提供一种自吸纳米压印制备金属纳米结构的方法，以便解决上述问题的至少之一。

(二)技术方案

为了达到上述目的，作为本公开的一个方面，提供了一种自吸纳米压印制备金属纳米结构的方法，包括以下步骤：

利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)在硬基质纳米压印模板表面翻模，得到PDMS软模板；

在基片表面旋涂下层胶并加热固化，在所述下层胶表面旋涂上层胶；

将所述PDMS软模板覆盖所述上层胶表面，加热固化所述上层胶，并去除所述PDMS软模板，得到光栅结构；

若所述上层胶为负胶，则曝光后烘，若所述上层胶为正胶，则不曝光；

通过显影使所述基片上的上层胶和下层胶形成倒台结构；

蒸发金属，通过剥离工艺剥离所述下层胶、上层胶及位于所述上层胶上的金属，形成金属纳米结构。

在一些实施例中，所述硬基质纳米压印模板包括硅基模板、石英模板、聚合物模板，通过电子束曝光、双光束干涉曝光、纳米压印法制备。

在一些实施例中，通过Sylgard 184的基本组分和固化剂按一定比例混合后浇筑到所述硬基质纳米压印模板上，加热固化，得到所述PDMS软模板。

在一些实施例中，利用电子束蒸发金属，所述金属包括铬、金、银、铝。

在一些实施例中，所述基片包括硅片、石英片、氮化硅片、ITO玻璃。

在一些实施例中，所述下层胶显影速率大于上层胶显影速率，所述下层胶的厚度大于蒸发金属的厚度。