[发明专利]一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法。

背景技术

刻线精度达到微米/纳米量级的计量光栅称为微米/纳米光栅。与传统计量光栅相比，微纳光栅具有两个重要的特点，即：超精，刻线位置误差达到微/纳米量级；超细，刻线的宽度达到亚微米量级。微纳光栅的制作技术及精度是一个国家纳米测量技术的重要体现。

目前，制作微纳光栅的技术主要有光刻法、刻蚀法、AFM刻划法、全息光刻法等。这些方法要么操作复杂，要么成本较高，或者是精度达不到要求。因此，找到一种造作简单易行、成本较低的方法非常有必要。

发明内容

针对目前常用的制作微纳光栅所面临的一些问题，本发明的目的是提供一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法，该方法具有造作方便、可重复性好以及成本低廉的优点，应用前景广阔。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法，包括以下的步骤：

1）微纳光栅器件材料的悬浮液的制备：首先选择透光性差的材料，对其进行充分研磨，取1~2g得到的纳米粉末溶入50~150ml的溶剂中，然后添加分散剂，再对溶液进行超声和离心处理，取超声、离心处理后悬浮液的上清液，得到均匀混合的掺杂溶液；向掺杂溶液中加入去离子水调整溶液的粘度，去离子水与溶剂的体积比为1:1.5~1:3，得到用于微滴喷射仪喷打的悬浮液；

2）选择合适的基底，并通过腐蚀或生长种子层法对其进行预处理；

3）利用微滴喷射仪喷打：根据步骤1）所配制的悬浮液的表面张力、粘度、pH值特性，调整微滴喷射仪的喷打电压、频率、点间距参数，在基底上进行微滴喷射或喷墨打印，制作微纳光栅。

所述步骤1）中透光性差的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述步骤1）中的溶剂为乙醇或丙酮。

所述步骤1）中的分散剂为聚乙二醇，分散剂与溶剂的比例为1:1~1:3。

所述步骤1）中的粘度为20~2000mPas，pH值为6~8。

所述步骤2）中，生长种子层法为电化学沉积或磁控溅射法。

所述步骤2）中的基底为硅片、玻璃片、金属片、有机大分子片或聚合物片。

所述步骤3）中的微滴喷射仪的喷打电压为75~85V、频率为90~110Hz、点间距为0.02~0.05微米。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：

本发明结合微滴喷射技术制作微纳光栅，相比较其他方式，该方法制作周期小且操作十分方便，可重复性好，成本低廉，应用前景广阔。

附图说明

图1是利用微滴喷射技术喷打微纳光栅过程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法，包括以下的步骤：

1）微纳光栅器件材料的悬浮液的制备：首先选择聚对苯二甲酸乙二醇酯，对其进行充分研磨，将得到的纳米粉末1g溶入到乙醇50ml中，并添加50ml聚乙二醇，再对溶液进行超声和离心处理，取超声、离心处理后悬浮液的上清液，得到均匀混合的溶液；添加去离子水25ml，得到溶液的粘度为98 mPas、pH值为7.3，得到用于微滴喷射仪喷打的悬浮液；

2）选择玻璃片为基底，并通过电化学沉积法对其进行预处理；

3）利用微滴喷射仪喷打：根据步骤1）所配制的悬浮液的表面张力、粘度、pH值特性，调整微滴喷射仪的喷打电压78v、频率100Hz、点间距为0.03微米，在硅基底上进行微滴喷射或喷墨打印，制作微纳光栅。

实施例2

如图1所示，一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法，包括以下的步骤：

1）微纳光栅器件材料的悬浮液的制备：首先选择聚对苯二甲酸乙二醇酯，对其进行充分研磨，将得到的纳米粉末2g溶入到丙酮100ml中，并添加150ml聚乙二醇，再对溶液进行超声和离心处理，取超声、离心处理后悬浮液的上清液，得到均匀混合的溶液；添加去离子水90ml，得到溶液的粘度为143 mPas、pH值为6.5，得到用于微滴喷射仪喷打的悬浮液；

2）选择合适的基底，并通过磁控溅射法对其进行预处理；

3）利用微滴喷射仪喷打：根据步骤1）所配制的悬浮液的表面张力、粘度、pH值特性，调整微滴喷射仪的喷打电压85v、频率105Hz、点间距为0.04微米，在硅基底上进行微滴喷射或喷墨打印，制作微纳光栅。