[发明专利]一种基于生物材料表面结构的纳米压印模板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米加工技术领域，具体涉及一种基于生物材料表面结构的纳米压印模板及其制备方法。

背景技术

纳米压印技术是在20世纪九十年代被首次提出的，这种技术的加工分辨能力只与模板图案的尺寸有关，而不受光学光刻的最短曝光波长的物理限制。由于省去了光学光刻掩膜板和使用光学成像设备的成本，继承了电子束刻蚀技术的高分辨率特点，同时保留了传统刻蚀技术大批量生产的优势，因此纳米压印技术一诞生就以其高分辨率、高产率、低成本引起了各国科学家和产业界的兴趣和重视。

纳米压印刻蚀技术的核心思想是图形的复制与转移。整个技术实现的前提是制备高分辨率、稳定、可重复使用的模板。可以这么说，模板上的图形质量决定了纳米压印能够达到的转移到聚合物上的图形质量，模板上的分辨率决定了聚合物上图案的分辨率，而通常用到的制备方法有电子束、极紫外光、聚焦离子束或反应离子刻蚀等，也可采用传统的机械刻划形成。目前，纳米压印模板的材料主要为硅和二氧化硅等半导体材料，最为常用的模板制作方法是电子束直写曝光结合反应离子刻蚀。但是传统的制作纳米压印模板存在效率低、设备昂贵等一些缺点，而且模板在压印前还需进行抗粘处理，以避免模板与压印阻挡层(聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚苯乙烯PS或聚碳酸酯PC)的粘结产生缺陷。

自然界中存在的生物材料许多都具有特殊功能的生物表面微纳结构。这些表面微纳结构是生物种群在自然界经过漫长的进化演变而具有特殊的生物功能，与它们的生存息息相关(PeteVukusic and J.Roy Sambles，Nature 424(2003)852-855)。这些具有特殊功能的生物表面结构的存在使得其表面具有较强的疏水性，但是这些生物表面结构没有足够的强度，作纳米压印模板时，在其与基底接触与分离的过程中，极易发生变形或磨损，严重影响图形传递质量，以致生物材料未能在纳米压印模板技术中得到充分应用。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于生物材料表面结构的纳米压印模板及其制备方法，所得纳米压印模板因其表面沉积一层无机薄膜，增加了生物材料表面的强度，从而可以用于纳米压印过程。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于生物材料表面结构的纳米压印模板，其特别之处在于：包括表面具有纳米结构的生物材料，在其具有纳米结构的那一表面覆盖有厚度为1～3μm的无机薄膜。其厚度的选取一方面要保证生物材料表面的强度，另一方面还要保证其不足以影响到生物材料表面的特征尺寸而影响到图形的传递质量。

所述生物材料为荷叶或竹叶。

无机薄膜为铜膜或硅膜。

一种基于生物材料表面结构的纳米压印模板的制备方法：以表面具有纳米结构的生物材料为基底，以金属材料或硅类无机材料为溅射靶，以惰性气体为工作气体，利用离子束溅射沉积法在基底具有纳米结构的那一表面沉积厚度为1～3μm的无机薄膜，沉积条件为：屏极电压1780～1820V，阳极电压为68～72V，加速极电压为98～102V，阴极放电电流12.3～12.7A，束流45～55mA，惰性气体流为8.7～8.9sccm，室内压强2.3×10^-2～2.5×10^-2Pa，沉积时间为235～245min，基底温度保持在31～35℃。

较好地，屏极电压1800V，阳极电压为70V，加速极电压为100V，阴极放电电流12.5A，束流50mA，惰性气体流为8.8sccm，室内压强2.4×10^-2Pa，沉积时间为240min，基底温度保持在33℃。

本发明中惰性气体可以为氩气、氦气、氖气、氪气、氙气等，但优选为氩气。

生物材料为荷叶或竹叶。

金属材料为铜，相应的无机薄膜为铜膜；硅类无机材料为硅，相应的无机薄膜为硅膜。

本发明的积极效果在于：

本发明纳米压印模板结构简单，其上覆盖一层无机薄膜增加了生物材料表面结构的强度，使其可以用于纳米压印过程；制备纳米压印模板的方法具有低成本、高效率的特点，不需要昂贵的模板制作设备和原材料，制作简单，更主要的是利用生物材料表面的原始结构制备纳米压印模板，不需要对压印阻挡层和模板进行疏水化处理，压印后易分离，为纳米压印过程中模板的制备提供了一个新的途径。

附图说明

图1：实施例1中沉积铜膜或硅膜后的荷叶表面的扫描电子显微镜图，其中(a)为镀铜膜后的荷叶表面形貌，(b)为镀硅膜后的荷叶表面形貌。