[发明专利]一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法

说明书

本发明提供一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构；在所述衬底的上表面外延交替生长Al_XGa_1‑XAs薄层和GaAs薄层，以在所述衬底的上表面形成外延层；在所述外延层的上表面刻蚀出第二光栅结构，所述第二光栅结构的光栅周期为所述第一光栅结构的光栅周期的两倍，且所述第二光栅结构的刻蚀深度等于所述外延层的高度；对每一所述Al_XGa_1‑XAs薄层进行氧化，以将所述Al_XGa_1‑XAs薄层转化成为AL₂O₃薄层；对每一所述GaAs薄层进行选择性蚀除，得到所述仿生蝴蝶磷翅微纳结构。本发明开发出可行的适用于高效率、低成本的大批量制备仿仿蝴蝶磷翅微纳结构的方法，促进仿生微纳结构的制备和应用。

技术领域

本发明涉及仿生微纳结构技术领域，特别涉及一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法。

背景技术

自然界生物体表经过了“适者生存”的自然选择和亿万年的进化，表现出了功能的多样性，形成了许多独特结构和优异特性。生物体所特有的功能很大程度上与其表面尤其是表面微观结构有着密切的关系。其中，Morpho蝴蝶翅膀闪耀着蓝色光芒的机理与鳞片分级多层微纳结构吸引了众多研究者，对其形态学信息的研究以及仿生制备也已经取得了很多成果。其颜色效应就是由蝴蝶鳞翅鳞片上特殊的准周期性分层微纳结构引起的，是一种典型的结构色现象。

随着微型化趋势和微纳制造技术的发展，具有优异功能的仿生微纳结构日益受到重视，借鉴仿生结构而合理构建表面微观结构形态，其中，研究人员借鉴Morpho蝴蝶翅膀的微观结构，已开发了一些简单几何形状层次结构的制造工艺，取得了许多重要成果。

然而，针对典型的复杂分层、非对称周期三维微纳结构(尺度变化从数十纳米到数百微米)，常规工艺很难制备出完整结构。目前仿生Morpho蝴蝶翅膀维纳结构的研究，有采用生物做模板再结合原子层沉积，接着煅烧复制出微纳结构，有采用聚焦离子束加工等等，设备昂贵、加工速度慢、效率低、成本太高。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，以解决现有仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备效率低的技术问题。

本发明实施例提供一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构；

在所述衬底的上表面外延交替生长Al_XGa_1-XAs薄层和GaAs薄层，以在所述衬底的上表面形成外延层；

在所述外延层的上表面刻蚀出第二光栅结构，所述第二光栅结构的光栅周期为所述第一光栅结构的光栅周期的两倍，且所述第二光栅结构的刻蚀深度等于所述外延层的高度；

对每一所述Al_XGa_1-XAs薄层进行氧化，以将所述Al_XGa_1-XAs薄层转化成为AL₂O₃薄层；

对每一所述GaAs薄层进行选择性蚀除，得到所述仿生蝴蝶磷翅微纳结构。

进一步地，在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构的步骤包括：

在所述衬底上表面旋涂第一光刻胶；

透过第一光刻掩膜板对所述第一光刻胶进行曝光、显影，以将所述第一光刻掩膜板上的第一光栅图形转移到所述第一光刻胶表面，得到第一光刻胶光栅图形；

以所述第一光刻胶光栅图形为掩膜对所述衬底进行刻蚀，以将所述第一光刻胶光栅图形转移到所述衬底上表面；