[发明专利]一种纳米级超材料微结构及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种纳米级超材料微结构及其制备方法。

【背景技术】

超材料是近十年来发展起来的对电磁波起调制作用的材料。超材料一般是由一定数量的微结构附在具有一定力学、电磁学要求的基板上，这些具有特定图案和材质的微结构会对经过其身的特定频段的电磁波产生调制作用。这种调制作用可使电磁波的方向、强度产生变化，甚至影响电磁波通过的时间。一般来说，当微结构的尺寸大小和所需调制的电磁波波长的十分之一相当时，该频率或以此频率为中心的某频段的电磁波才能被此超材料调制。光也是一种电磁波，其波长在300至3000纳米之间，若设计微结构大小在30至300纳米之间，则此超材料可对光进行调制，以控制光的投射、反射及偏折，由此，纳米级微结构的超材料可用于增加太阳能电池的发电效率。

目前制备纳米结构的方法有，电子束光刻、激光微加工、聚焦离子束光刻、膜投影光刻。以上方法虽然可以制备出纳米级微结构，但成本高、工艺复杂，不能大面积制造，微结构越复杂，则越难制作。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：把制备的具有纳米级图形的基材作为掩膜板，利用刻蚀技术可以大规模的制备具有纳米级微结构的超材料。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种纳米级超材料微结构的制备方法，包括以下步骤：

a、将金属薄膜覆在涂有粘结剂的基板上，烘干并保持干燥；

b、在金属薄膜表面涂抹一层光刻胶；

c、将具有纳米级线宽图形的掩膜板对准光刻胶，用紫外线光对光刻胶进行曝光，然后去除未曝光的光刻胶；

d、再通过腐蚀液去掉微结构以外的金属薄膜，从而在基板上获得纳米级线宽的微结构。

所述的具有纳米级线宽图形的掩膜板的制备工艺为：

2.1、在石英玻璃上蒸镀一层镉金属膜；

2.2、在金属膜上涂抹一层光刻胶；

2.3、用聚焦离子束对光刻胶曝光，制备出预制的图形；

2.4、然后再在金属膜上涂抹一层有机玻璃；

2.5、最后在有机玻璃上蒸镀一层银，获得具有纳米级线宽图形的掩膜板。

所述的金属膜的厚度为10-100纳米。

所述的有机玻璃的厚度为10-80纳米。

所述的预制的图形为工字型或工字衍生型。

所述的紫外线光采用波长为300nm-400nm的紫外线光。

所述的紫外线光优选为波长为365nm的紫外线光。

所述的金属薄膜为金箔、铜箔、银箔或铝箔。

所述的基板为陶瓷基板。

所述的基板为有机树脂基板。

一种纳米级超材料微结构，包括以上任意一项所述的方法制备的纳米级超材料微结构。

本发明的有益效果为：聚焦离子束技术制备的图形的线宽可以达到纳米级，但成本过高、工艺复杂，本发明是把这种利用聚焦离子束技术制备的具有纳米级图形的基材作为掩膜板，再利用刻蚀技术大规模的制备具有纳米级微结构的超材料，成本低、工艺简单。

【附图说明】

图1为本发明实施例一的流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种纳米级超材料微结构的制备方法，包括以下步骤：

a、制备具有纳米级线宽微图形的掩膜板；

b、将金属薄膜覆在涂有粘结剂的基板上，烘干并保持干燥；金属薄膜为金箔、铜箔、银箔或铝箔，所述的基板为陶瓷基板、有机树脂基板或其它材质的基板；

c、在金属薄膜表面涂抹一层光刻胶；

d、将具有纳米级线宽图形的掩膜板对准光刻胶，用波长为300nm-400nm的紫外线光对光刻胶进行曝光，然后去除未曝光的光刻胶；紫外线光波长优选为365nm；

e、再通过腐蚀液去掉微结构以外的金属薄膜，从而在基板上获得纳米级线宽的微结构。

所述的具有纳米级线宽微图形的掩膜板的制备工艺为：

S1、在石英玻璃上蒸镀一层厚度为10-100纳米的镉金属膜；

S2、在金属膜上涂覆一层光刻胶；

S3、用聚焦离子束对光刻胶曝光，制备出预制的图形；该图形可以是工字型或工字衍生型；

S4、然后再在金属膜上涂覆一层厚度为10-80纳米的有机玻璃；