[发明专利]微孔阵列聚酯类模板的掩膜电子束辐照制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微孔列阵聚酯类模板的掩膜电子束辐照制备方法，属辐射化学改性高分子材料工艺技术领域。

背景技术

20世纪80年代美国科罗拉多州立大学化学系Martin教授领导的研究组首创性地将模板法应用于纳米材料的合成。在此之后，采用模板法合成一维纳米材料引起人们广泛的兴趣，模板法也因而发展成为最重要的纳米材料合成方法。

利用特定图案结构的物质引导纳米材料的生长与组装，从而将特殊的纳米图案复制到产物中是制备纳米材料的一种有效途径。如用阵列模板制备垂直磁存储器、纳米阵列发光二级管、纳米阵列激光器和量子点材料等的研究成为当今纳米科技领域的一个热点。这里的模板既是模板合成的重要基础，又是控制合成纳米材料形貌和性能的重要途径。模板法制备功能化纳米阵列和合成纳米功能模块的规模化生产前提，是模板必须有相同的性能、结构和形貌，才能保证模板法合成产品质量的一致性。纵观当今已有合成模板的研究，可以发现，模板都是独立合成的，就单个模板而言，自身具有足够的规整性，但两个模板有完全相同的概率极低。工业化生产要求有一种模板复制的技术和方法，确保模板的性能、结构和形貌的一致性，适应规模生产的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的掩膜电子束辐照法制备微孔阵列聚酯类高分子模板的方法。

本发明一种微孔阵列聚酯类模板的电子束辐照制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：

a.首先制备金属掩膜：用355nm的紫外光激光器在金属膜上打出微米级规整排列的小孔，形成具有微孔阵列结构的金属掩膜；

b.将上述金属掩膜覆盖在聚酯类高分子薄膜上，并放在电子加速器产生的高能电子束下，以300～1200KGy的剂量进行辐照，对聚酯类高分子薄膜进行蚀刻；

c.将辐照后的聚酯类高分子薄膜经酸洗、碱洗前处理后，浸入到腐蚀液中；腐蚀液为用去离子水配制的H₂SO₄和K₂Cr₂O₇的混合溶液，H₂SO₄溶液的浓度为7.0～10.0mol/L，K₂Cr₂O₇溶液的浓度为0.10～0.30mol/L；在腐蚀液中进行蚀刻的温度为70～90℃，控制蚀刻的时间为7～10小时；

d.将上述腐蚀蚀刻好的聚酯类高分子薄膜样品用去离子水彻底清洗后放入干燥箱，干燥后即得图案排列规则、尺寸一致的微孔阵列聚酯类高分子模板。

上述的聚酯类高分子薄膜是指PET或PC薄膜。

本发明方法的原理是：当高能电子加速器产生的高能电子轰击高分子薄膜时，单位轰击面上产生的电子径迹非常均匀，不可能产生孔结构，但在高分子薄膜覆盖一具有特定微小孔径的多孔掩膜后，高能电子被掩膜上天孔部位所阻挡，无法轰击高分子薄膜；电子束只能通过掩膜上的小孔才能轰击高分子薄膜，而且能在高分子薄膜上产生与掩膜图案一样的潜影(即定影)，然后用化学腐蚀工艺在电子束刻蚀的高分子薄膜上腐蚀出小孔图案(即显影)。

本发明方法的特点是：由于采用了电子束蚀刻技术结合掩膜工艺，可制备出具有微孔结构的高分子模板。由于电子径迹的方向垂直于高分子膜，所以制备出具有相互平行且垂直于高分子膜的微孔结构。微孔的最小孔径可为数十微米。

本发明方法的优点如下：

(1)由于通过电脑控制的激光打孔，可以获得规整排列且具有微孔阵列结构的金属掩膜。

(2)由于聚酯类高分子薄膜上的微孔阵列图案是由金属掩膜复制而成，所以微孔阵列聚酯类高分子模板的图案重复性好。

(3)本发明方法工艺简单，容易建立连续生产方式，生产周期短。

具体实施方式

现将本发明的实施例具体叙述于后。

实施例1

本实施例的具体步骤如下：

(1)首先制备金属掩膜：用355nm的紫外光激光器在金属膜上打出微米级规整排列的小孔，形成具有微孔阵列结构的金属掩膜；

(2)将上述金属掩膜覆盖在聚酯类高分子薄膜上，并放在电子加速器产生的高能电子束下，以600KGy的剂量进行辐照，对聚酯类高分子薄膜进行蚀刻；