[发明专利]纳米阵列及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米阵列的形成方法，而特别是涉及一种以压印的方式形成纳米阵列的方法。

背景技术

规则性的纳米结构表面具有特殊的功效，例如具有超低反射率蛾眼的复眼结构，抗灰尘沾附的昆虫翅膀结构，疏水自清洁莲花叶面的莲花效应(lotuseffect)等，尺度约100nm左右的结构具有特殊的性质，如何将这些纳米结构的功能应用在日常生活上，是现在纳米工艺技术发展的目标。一般高分子想要达到疏水自清洁、抗油或降低反射率等功能，必须通过二次的表面化学或物理处理以获得上述的功能，在工艺上相当复杂且价格昂贵，且必须使用多种化学品或是附加的设备。以光刻技术为例，当图案尺寸小于90nm时会有其工艺限制，工艺成本过高也不利于一般应用。

C.G Bernhard(1962)等人在Acta Physiol Scand杂志中观察飞蛾复眼在夜间对于光的高度敏感性，发现250nm直径以下近似圆锥的纳米结构在广域波长范围中具有超低的光反射率，Clapham & Hutley于Nature(1973)上提出Moth Eye Principle，W.barthlott等人在Planta杂志上发表观察到荷叶上的疏水效果(lotus effect)，荷叶表面小于50nm的凸起结构，表面纳米结构与水珠的接触面积越小，越具有自清洁的功能。然而，如何将这些功能实用化，R.C.Furneaux等在Nature发表规则多孔性的氧化物薄膜(anodic alumina oxide，AAO)制作方式，M.Steinhard等人在2002 science发表以此结构作为复制模板，利用纳米孔洞侧壁浸润的方式将溶融的高分子溶液吸附或填入规格性纳米孔洞中，待溶剂挥发后，将纳米孔洞模板溶解，剩下部分就为中空纳米管状高分子，有人利用此方法制作纳米纤维(美国专利20030089899)。

美国专利早期公开2004-0126305、2004-0013873利用上述类似概念，先将纳米孔洞模板侧壁镀上一层材料，形成中空纳米纤维，与导电基板结合后再填入内层材料，最后将模板蚀刻除去，成为复合的纳米圆柱。以上三件专利皆以阳极氧化铝模板AAO作为复制用的模板来制作耐米纤维，无论是单一材料或是内外层复合材料，在填充材料完全填满模板后，都必须将AAO模板蚀刻移除才能得到成形的纤维。

韩国专利KR20030784279Woo Lee等人利用AAO模板为基础，描述四种纳米结构的复制情况，其中将铝阳极氧化成多孔性的氧化铝结构，依照扩孔情形不同，产生具有不同孔洞大小的模板，将熔融的高分子复制成型，将模板蚀刻除去后得到高分子的纳米圆柱形结构，或是将模板上层微结构孔洞蚀刻除去成为二次铝模板，可利用二次模板以高分子溶液复制纳米结构薄膜，亦可以用电铸的方式翻拍微结构模板再行复制，此外这篇专利也指出，利用无机纳米粒子涂覆表面，再涂覆一层高分子溶液，溶剂挥发后得到表面具有不规则分布纳米微粒的复合纳米结构高分子薄膜，此专利除了以AAO本身结构作为复制模板外，也利用AAO除去后的底板铝作为二次模板，同样是使用溶融的高分子溶液作为复制的材料，在高分子完全填满后必须除去溶剂，再将模板蚀刻移除并不能直接将模板与成形的高分子膜片分开，在工艺中会造成高分子结构上的变形，二次模板的纳米结构会与AAO模板的纳米结构差异过大，所复制出来的高分子模片纳米结构功能会有所不同，甚至被破坏掉。

DE10154756中提出利用表层具有微结构氧化物镀层作为纳米结构压印的模板，进行纳米柱形体的压模成型，模板本身非中空型态利用模制(molding)方式可轻易制作表面具有规则性的纳米结构，此方法所形成的纳米结构构型会与纳米模板一致，也就是完全复制模板的形状，所以一种纳米模板仅一种纳米构型，无法依工艺条件调整构型的变化，且表层成型的纳米结构相当脆弱，在脱膜时若无界面处理，会将成型的纳米结构损毁，表面纳米结构无强化处理在使用时形成问题。

美国专利早期公开2004188874为高分子薄膜抗反射结构多层涂覆，在表面涂覆一层高反射微粒的表层，利用模具复制的方式在表面形成波纹，硬化层涂覆在高分子膜片上，凹凸结构与高反射率微粒结合，可以具有抗炫低反射的功能，此光学功能层仍是通过表面数十μm周期的波浪纹路与高折射粒子所组成，提供支撑的硬化层在光学功能层的下方，最底部才是高分子膜片基板，多层的结构就会有界面折射率、接着强度的问题，层与层之间不同的热膨胀系数都必须加以考虑，在环境测试与使用上都会需要特别去解决，所以工艺困难度高，工艺成本也相对较高。

发明内容