[发明专利]用于紫外纳米压印的点阵结构软模板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米压印技术领域的方法，具体是一种特征尺度在100纳米及以下尺度点阵结构软模板的制备方法。

背景技术

近年来，随着纳米加工技术和纳米材料的迅速发展，微纳结构的成型受到越来越多的关注。2003年2月，Technology Review报道了改变世界的十大新兴技术，其中一项便是纳米压印技术(Nanoimprint Lithography)。纳米压印技术，是利用带有纳米图案的模板在光刻胶上压印，将模板上的纳米图案转移到基底表面的光刻胶上，再用刻蚀工艺将光刻胶上的图形转移到基底上的工艺过程，包括热压印技术(HEL-Hot Embossing Lithography)；微接触压印技术(MCP，Micro-Contact Printing)；滚动式压印(RIL，Roller NanoimprintLithography)；基于HSQ的纳米压印(HSQ-based nanoimprint lithography)；紫外纳米压印技术(UV-NIL-Ultraviolet Nanoimprint Lithography)等。其中紫外纳米压印技术因其常温下就能压印成型的特性，受到广泛的关注和研究。压印模板基本可以分为两类：硬质模板和软模板。硬质模板代表有石英片、蓝宝石等，利用硬质模板的“硬压印”技术受到硬质模板表面能高、不易脱模、与基底贴合不紧密等缺点的影响。而软模板因其本身具有的弹性能更好贴合基底表面，表面能低于硬质模板，易于脱模，能实现大面积微结构压印等特点，是未来模板的发展方趋势。聚二甲基硅氧烷(PDMS)对紫外光透明，是目前较为常用的软模板材料。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101101441记载了一种“大面积周期阵列三维微结构制备方法”，中国专利文献号CN101051184记载了一种“大面积微纳结构软压印方法”，用软压印的方法制备了大面积的微纳结构图形。首先，所涉及的母版的制作分别利用了传统光刻法和电子束直写法，事实上当特征尺度变小的时候，特别是在100纳米以下，这两种制备方法的成本成指数上升趋势，尤其是电子束直写的成本在每小时1000美元左右。这极大的影响了压印产品的成本。其次，所涉及的制备图形为沟槽结构，尺度为几十微米到几十纳米。

事实上，经试验证明，在转移孔洞尺度为100纳米以下点阵结构时，传统的液态浇注法无法让PDMS实现图形的有效转移。根本原因在于：由于PDMS的粘度过高(常温下为45帕斯卡.秒)，无法通过毛细作用自由进入100纳米及以下尺度的孔洞，不能有效转移母版上纳米尺度的图形，也就不能制备出带有图形的软模板用于后续的紫外纳米压印。通过进行多次实验，发现在加入PDMS后抽真空和增加数倍大气压的条件下，PDMS仍然无法进入到100纳米及以下孔洞中，实现纳米尺度图形的转移。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于紫外纳米压印的点阵结构软模板的制备方法，实现对100纳米以下尺度图形转移过程的同时不涉及传统光刻或者电子束直写技术，节省了大量成本。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：

第一步、采用多孔氧化铝模板作为母版，对母版进行去除杂质处理和降表面能处理；

所述的多孔氧化铝模板上设有若干排列均匀的孔洞，其孔洞的直径60～100纳米。

所述的去除杂质处理是指：将母版先后放入丙酮和酒精中，分别超声3分钟，烘干。

所述的降表面能处理是指：将母版放入称量瓶中，滴入全氟辛基三氯硅烷并盖上瓶盖，在常温常压下蒸镀1小时，然后设置热板温度为100℃，烘烤15分钟后，自然冷却。

第二步、将聚二甲基硅氧烷基料和固化剂按质量比10∶1进行配比，经搅拌均匀后按照聚二甲基硅氧烷∶硅油质量比2∶1加入硅油，搅拌均匀后制成聚二甲基硅氧烷稀释剂。

第三步、将母版置于密闭容器中进行真空处理，在真空条件下，用针管加入聚二甲基硅氧烷稀释剂到母版表面并完全覆盖表面，保持真空2～3分钟后，取出母版并置于匀胶机上进行甩胶处理。

所述的真空处理是指真空度为-0.096MPa；

所述的甩胶处理是指该匀胶机在900转/秒的速度下匀胶6秒，再在3000转/秒的速度下匀胶20秒。

第四步、将聚二甲基硅氧烷基料和固化剂按质量比10∶1进行配比后搅拌均匀并进一步覆盖在匀胶处理后的母版表面，再将母版置于密闭容器中抽真空去除气泡；

第五步、将抽真空后的母版加热固化处理后用镊子将固化后的聚二甲基硅氧烷从母版上取下即制成用于紫外纳米压印的点阵结构软模板。