[发明专利]一种基于模板制造两级微纳结构阵列的方法

说明书

本发明公开一种基于模板制造两级微纳结构阵列的方法，涉及微纳两级结构制备技术领域，包括以下步骤：步骤一、微沟槽模板制造；步骤二、在微沟槽模板上均匀镀覆一层光刻胶；步骤三、微沟槽模板引导SiO₂纳米球自组装；步骤四、将自组装有SiO₂纳米球的微沟槽模板取出烘干；步骤五、抗蚀金属膜镀覆；步骤六、SiO₂纳米球去除；步骤七、材料刻蚀；步骤八、将微沟槽表面剩余的光刻胶和网状抗蚀金属层去除，最终将在微沟槽表面制备有序排列的纳米孔状结构。本发明能保证微米级结构及纳米结构均具有很好的均一性，而且两级结构具有较好的强度。

技术领域

本发明涉及微纳两级结构制备技术领域，特别是涉及一种基于模板制造两级微纳结构阵列的方法。

背景技术

微纳两级结构表面在亲疏水性、摩擦减阻、抗反射、增透减反等方面有着独特优异性能，因此对微纳两级结构的制造有着巨大的需求。微纳两级结构制造面临着手段缺乏，工艺稳定性差，加工效率低等瓶颈。目前，利用自组装纳米球为掩膜复合刻蚀技术只能在平面上制备纳米孔/纳米柱等单级结构。大批量高效率制备两级结构的技术还停留在微结构表面涂覆纳米材料技术、微结构模板自组装法。前者是在现有微米结构表面涂覆纳米材料形成微纳两级结构。后者利用微结构为模板引导分散液中的纳米小球在微结构内部自组装而排列，再经过干燥固定后形成微纳两级结构的技术，实现了以纳米小球为纳米结构的微纳两级结构。

在微结构表面涂覆纳米材料复合技术制备微纳两级结构中，纳米柱结构存在于纳米薄膜材料上且无法按照固定的方位角排列，很难实现具有特种角度分布、多角度纳米结构在微结构表面涂覆。纳米结构材料与微米结构材料不一致，因此无法制备具有相同材料的微纳两级结构。其次两级结构之间的连接依赖于薄膜材料在微米结构表面的粘附力，这种结合方式不具有永久牢固性，会随着极端环境下纳米薄膜的失效而脱落。

微结构模板自组装法由于是纳米小球自组装形成的纳米结构，因此无法满足微米结构表面纳米柱的加工要求，同样无法在微结构表面形成特定角度排列的纳米柱阵列。并且自组装形成的纳米小球与微结构之间的结合强度差，在超声振动、湿润环境等下纳米小球极易脱落，形成的微纳两级结构不稳定。

因此，亟待开发一种新的基于模板制造两级微纳结构阵列的方法，以解决现有技术所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于模板制造两级微纳结构阵列的方法，以解决现有技术所存在的上述问题，能保证微米级结构及纳米结构均具有很好的均一性，而且两级结构具有较好的强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于模板制造两级微纳结构阵列的方法，包括以下步骤：

步骤一、微沟槽模板制造，在工件表面加工出微沟槽阵列；

步骤二、在微沟槽模板上均匀镀覆一层光刻胶，并使光刻胶固化在微沟槽阵列的微沟槽表面；

步骤三、微沟槽模板引导SiO₂纳米球自组装，SiO₂纳米球在微沟槽的导向作用下均匀紧密地自发地在微沟槽表面排布一层；

步骤四、将自组装有SiO₂纳米球的微沟槽模板取出烘干；

步骤五、抗蚀金属膜镀覆，对整个自组装有SiO₂纳米球的微沟槽阵列表面镀覆一层抗蚀金属膜层；

步骤六、SiO₂纳米球去除，去除自组装在微沟槽表面的SiO₂纳米球，微沟槽上的光刻胶表面上留下网状抗蚀金属层；

步骤七、材料刻蚀，以网状抗蚀金属层为掩蔽膜，选择性地将未被掩蔽膜覆盖的圆形光刻胶区域以及工件区域去除；

步骤八、将微沟槽表面剩余的光刻胶和网状抗蚀金属层去除，最终将在微沟槽表面制备有序排列的纳米孔状结构。