[发明专利]一种纳米精度的电化学刻蚀加工方法

权利要求书

1.纳米精度的电化学刻蚀加工方法，包括如下步骤：

(I)在模板电极表面或工件表面固定一层含有电化学活性基团的水合凝胶聚合物超薄膜；

(II)将模板电极和工件浸入工作溶液，叠放于容器底部，利用模板电极或工件的自重，使模板电极表面和工件表面分别与软质超薄膜的两面保持自然紧密接触；

(III)以模板电极为电化学工作电极，另在容器内设辅助电极和参比电极，并与电化学控制仪相连；启动电化学反应控制仪，调控模板电极的电位，电化学氧化聚合物超薄膜中的电化学活性基团，由其快速地化学氧化与之接触的工件表面夺取电子，而工件表面失去的电子再由超薄膜慢速地传递至模板电极，使刻蚀持续进行；

(IV)通过调控刻蚀电位、时间、电量、电流、电流密度等工艺参数，精确控制刻蚀的过程和终点，实现纳米尺度和精度的加工。

2.如权利要求1所述的纳米精度的电化学刻蚀加工方法，其特征在于所述的模板电极为表面含有微纳结构图案的模板电极，或是表面为超光滑平面或曲面的模板电极。

3.如权利要求1所述的纳米精度的电化学刻蚀加工方法，其特征在于所述的含有电化学活性基团的水合凝胶聚合物超薄膜所含有电化学活性基团包括：

(a)包括铁(Fe)、钌(Ru)、铂(Pt)、铱(Ir)、铜(Cu)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、锇(Os)、钨(W)、钼(Mo)、铑(Rh)在内的金属离子中的至少一种，与包括吡啶(pyridine)、联吡啶(dipyridyl)、噻吩(thiophene)、吡喃(pyran)、噻嗪(thiazine)、羧基(carboxyl)、氨基(amino)、羟基(hydroxyl)、醛基(aldehyde)、酮基(ketone)、亚胺(imine)在内的有机基团及它们的衍生基团中的至少一种配位结合所形成的具有电化学氧化还原活性的配合物基团；和

(b)包括二茂铁(ferrocene)、二茂钌(ruthenocene)、四甲基哌啶(Tetramethyl piperidine-1-oxyl，TEMPO)、亚胺(imine)、吡啶(pyridine)、噻吩(thiophene)、苯胺(aniline)、苯醌(benzoquinone)在内的具有电化学氧化还原活性的基团及它们的衍生基团中的至少一种。

4.如权利要求1所述的纳米精度的电化学刻蚀加工方法，其特征在于所述的含电化学活性基团的水合凝胶聚合物超薄膜所含有的电化学活性基团通过包括化学键合、静电吸附、氢键方式中的至少一种被包含在聚合物超薄膜中。

5.如权利要求1所述的纳米精度的电化学刻蚀加工方法，其特征在于所述的含有电化学活性基团的水合凝胶聚合物超薄膜可以传导电子，且仅依靠电子在聚合物膜中的电化学活性基团之间以跳迁方式传导。

6.如权利要求1所述的纳米精度的电化学刻蚀加工方法，其特征在于所述的含有电化学活性基团的水合凝胶聚合物超薄膜采用电化学聚合、化学修饰、自组装、旋涂、喷涂或涂覆方法中的至少一种被均匀地固定在模板电极或工件的表面。

7.如权利要求1所述的纳米精度的电化学刻蚀加工方法，其特征在于所述的含有电化学活性基团的水合凝胶聚合物超薄膜的厚度范围为0.01-100μm。