[发明专利]基于原子层沉积的结构色的制备方法及具有结构色的产品

说明书

本发明涉及一种基于原子层沉积的结构色的制备方法及具有结构色的产品，该制备方法采用原子层沉积设备，包括以下步骤：提供样品、沉积材料以及沉积气体；沉积材料包括水和先驱物，先驱物包括钛酸四异丙酯；沉积气体包括第一惰气和第二惰气；将样品放入至原子层沉积设备的腔体内进行预热；将预热后的样品在反应温度为120‑180℃、气体流速为40‑60cm³/min的条件下进行原子层沉积，在原子层沉积过程中，依次进行水脉冲吸附反应、第一惰气驱逐、先驱物脉冲吸附反应以及第二惰气驱逐，得到沉积有结构色的样品。其通过原子层沉积方法沉积一定厚度的均匀TiO₂薄膜在产品的表面上，由于均匀TiO₂的薄膜干涉的作用，导致其表面产生颜色，从而制备出可均一性包覆在产品表面的结构色。

技术领域

本发明涉及一种基于原子层沉积的结构色的制备方法及具有结构色的产品。

背景技术

镀膜有很多种方法，原子层沉积法，磁控溅射法，旋涂法，化学气相沉积法，热蒸发法等。其中将水和先驱物原料依次交替的引入反应腔体，经过化学反应之后形成单原子层。将物质以单原子层膜的形式一层一层的镀在基底表面形成均一薄膜的方法叫做原子层沉积法。

结构色又叫物理色，光照射在微观结构为微球或者薄膜或者光栅的物体上由于光的干涉折射衍射的变化而产生的颜色，叫结构色。结构色在化妆，纺织，传感，隐身等很多领域有很广泛的应用。目前镀层产生结构色的方法有很多种方法，比如：

a:旋涂法，将溶液滴在高速旋转的旋涂机上面，由于离心力，溶液会挥发成膜。这种方法制作结构色薄膜方法简单，旋涂出来薄膜的厚度与速度有关，薄膜的颜色与厚度和物质的折射率有关，但只适用于二维的表面比较平的基底。

b:磁控溅射法，指的是在真空中利用粒子轰击靶表面，使被轰击出的粒子沉积在基片的技术。这种方法制作的结构色薄膜均匀性好，薄膜密度好，工业适用性好，但是有方向性，如果是三维的基底，不同的界面会造成厚度不匀，从而导致颜色不均匀。

c:原子层沉积，一次反应只能镀一层薄膜，具有极均匀的厚度和极好的保形性，但这种方法沉积速率低，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于原子层沉积的结构色的制备方法及具有结构色的产品，该制备方法通过原子层沉积方法沉积一定厚度的均匀TiO₂薄膜在产品的表面上，由于均匀TiO₂的薄膜干涉的作用，导致其表面产生颜色，从而制备出可均一性包覆在产品表面的结构色。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于原子层沉积的结构色的制备方法，采用原子层沉积设备，包括以下步骤：

提供样品、沉积材料以及沉积气体；所述样品为三维结构，具有三维复杂表面；所述沉积材料包括水和先驱物，所述先驱物包括钛酸四异丙酯；所述沉积气体包括第一惰气和第二惰气；

将样品放入至所述原子层沉积设备的腔体内进行预热；

将预热后的样品在反应温度为120-180℃、气体流速为40-60cm³/min的条件下进行原子层沉积，以在所述样品上沉积TiO₂薄膜，得到沉积有结构色的样品。。

进一步地，在所述原子层沉积过程中，进行沉积循环：依次包括水脉冲、水暴露、第一惰气驱逐、先驱物脉冲、先驱物暴露、以及第二惰气驱逐。

进一步地，在所述沉积循环过程中，各阶段的持续时间为：0.05s、8s、20s、 0.2s、8s、20s。

进一步地，在所述原子层沉积过程中，设定反应温度为150℃，先驱物的温度为80℃，设定气体流速为50cm³/min。

进一步地，所述预热过程包括以下步骤：