[发明专利]一种在不透明基底上制备微结构的方法

说明书

本发明涉及一种在不透明基底上制备微结构的方法，该方法引入螺旋塔图案，该螺旋塔图案为标示连续排列成的阵列，该阵列在水平面的投影中，由左向右横向排列n个标示后，朝上竖向排列n个标示，接着由右向左横向排列n个标示，然后向下竖向排列n‑1个标示…依次循环而构成回形图，各相邻标示在水平投影上的间距均为a，且各标示分别比按排列顺序位于其前面的标示竖向上升高度b，其中5≤n≤8，从而能在不同高度尝试刻写，进而找到合适的焦点起始位置，继而能实现在不透明基底上的准确光刻。本发明加工速度快，精度高，灵活性强，可在不透明基底上制备各种微结构，且制备过程简单易操作。

技术领域

本发明涉及飞秒激光双光子聚合微加工领域，尤其涉及一种在不透明基底上制备微结构的方法。

背景技术

近年来，飞秒激光双光子聚合微加工技术逐渐引起人们的关注，并且应用的范围越来越广。单光子聚合是指分子在吸收一个能量为W的光子后，电子从基态跃迁到激发态后释放出能量为W-dW的荧光使材料聚合。而双光子聚合需要分子同时吸收两个能量为W/2的光子后，才能实现电子从基态跃迁到激发态，之后再释放出能量为W-dW的荧光使材料聚合。

现有技术中一般通过上述双光子聚合技术在透明基底上制备微结构，原因在于透明基底便于上下两路照明光通过，在制备过程中更容易对焦，并能看清微结构。然而，许多用于制备光电热器件及设备的材料大都是不透明的，例如：集成电路、芯片等的制作一般都是在非透明的硅片上进行的；石墨烯材料的制作，一般是在不透明的铜片基底上生长出来的。目前还未见利用双光子聚合技术在不透明基底上制备微结构的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提供一种在不透明基底上制备微结构的方法，采用该方法能在不透明基底上实现准确光刻。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种在不透明基底上制备微结构的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在载玻片的中央放置不透明基底，将不透明基底与载玻片固定，在不透明基底的中央滴光刻胶，盖上盖玻片，完成载具制作；

(2)打开飞秒激光器和微加工工作台，将飞秒激光器锁模之后导入到微加工工作台中，将上述制作的载具横向固定于微加工工作台的三维移动平台上；

(3)进行第一步调焦，以使视野中出现清晰的不透明基底的表面图像；

(4)调出预先设计好的螺旋塔图案，开始光刻，该螺旋塔图案为标示连续排列成的阵列，该阵列在水平面的投影中，由左向右横向排列n个标示后，朝上竖向排列n个标示，接着由右向左横向排列n个标示，然后向下竖向排列n-1个标示…依次循环而构成回形图，各相邻标示在水平投影上的间距均为a，且各标示分别相对于按排列顺序位于其前面的标示竖向上升高度b，其中5≤n≤8；

(5)光刻完成后，洗去未固化的光刻胶，将载具放到显微镜下进行观察，观察到高度h下的标示呈现清晰的像，记录该高度h作为飞秒激光双光子微加工的焦点起始位置；

(6)将光刻平台的视觉图像焦点调至不透明基底，即在视野中看到不透明基底的清晰的像，此时双光子汇聚焦点所在平面为基始面，将双光子汇聚焦点竖直向上移动上述高度h，接着打开飞秒激光器和微加工工作台，将所需光刻图案导入平台，进行有效光刻。

不透明基底具有多种类型，当所述不透明基底为表面粗糙的薄片时，所述步骤(6)中将光刻平台的视觉图像焦点调至不透明基底表面。

进一步，所述不透明基底为金属薄片。金属薄片具有多种具体的类型，当所述不透明基底为铜片，则上述高度h为13～30μm，进一步，h为22～24μm。

当所述不透明基底为表面光滑的薄片时，所述步骤(6)中将光刻平台的视觉图像焦点调至不透明基底内部。