[发明专利]制备高度上连续可调的三维纳米结构的方法

说明书

一种制备高度上连续可调的三维纳米结构的方法，其包括如下步骤：(1)对第一衬底进行表面清洁处理；(2)在步骤(1)中得到的第一衬底上制备牺牲层；(3)使用电子束抗蚀剂旋涂制得的牺牲层，以形成抗蚀剂层；(4)使用电子束曝光系统以不同的曝光剂量，对步骤(3)中得到的抗蚀剂层进行图形曝光、显影和定影以形成具有不同深度的抗蚀剂层；(5)对步骤(4)中制得的抗蚀剂层进行薄膜沉积；(6)将步骤(5)中制得的样品置于能够溶解所述牺牲层的溶液中，使得除所述第一衬底外的样品漂浮于溶液上，然后将样品翻转转移至第二衬底上；(7)去除位于所述第二衬底上的抗蚀剂，获得最终的样品。本发明的方法不用套刻，大大简化了制作过程。

技术领域

本发明属于材料领域。具体地，本发明涉及一种制备高度上连续可调的三维纳米结构的方法。

背景技术

由于三维纳米结构具有独特的三维结构，进而能够呈现出很多奇特的光学和电学特性，其已在表面等离激元、场发射、太阳能电池、生物医学检测、微流控器件、自清洁表面、光电子器件和光学传感器件等领域有了许多应用。常规的三维纳米结构的制作通常都需要电子束光刻(EBL)、激光直写、双光子光刻、聚焦离子束(FIB)、等离子刻蚀等设备，但是通常只能制备出高度相同的常规三维结构。对于高度不同的复合三维纳米结构，目前仍是难以制作的。常规的不同高度的三维结构工艺比如Schleunitz,A.；Guzenko,V.A.；Schander,A.；Vogler,M.；Schift,H.,Selective profile transformation of electron-beamexposed multilevel resist structures based on a molecular weight dependentthermal reflow.Journal of Vacuum ScienceTechnology B 2011,29(6),06F302公开了一般在光刻胶或者抗蚀剂中做出高度不同的结构，但这样其结构材料无法任意控制；或者常规的不同高度的三维结构工艺需要套刻等复杂的工艺，比如Cui,Y.；Kang,L.；Lan,S.；Rodrigues,S.；Cai,W.,Giant Chiral Optical Response from a Twisted-ArcMetamaterial.Nano Letters 2014,14(2),1021-1025中公开的技术方案。这些现有技术公开的技术方案一般都存在对准精度差，多工艺复杂造成制作困难等问题。

这种高度不同的复合三维纳米结构，由于多了一个可控制的高度维度，从而增加了额外的操控自由度，可以用来调节和控制三维结构的形貌结构和性能参数，从而可以提高其在各领域的应用，比如消色差透镜、多功能复用超表面等器件。

目前急需一种只需一次曝光，无需套刻即可实现形状结构和材料可控，且高度上连续可调的三维纳米结构阵列的制备方法。

发明内容

基于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备高度上连续可调的三维纳米结构的方法，其只需一次曝光，无需套刻。相比与传统方法，采用本发明的方法可以用更经济、更简单的方式制备出高度上连续可调的三维纳米结构阵列。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的。

本发明提供一种制备高度上连续可调的三维纳米结构的方法，其包括如下步骤：

(1)对第一衬底进行表面清洁处理；

(2)在步骤(1)中得到的第一衬底上制备牺牲层；

(3)使用电子束抗蚀剂旋涂步骤(2)中制得的牺牲层，以形成抗蚀剂层；

(4)使用电子束曝光系统以不同的曝光剂量，对步骤(3)中得到的抗蚀剂层进行图形曝光、显影和定影以形成具有不同深度的抗蚀剂层；

(5)对步骤(4)中形成的具有不同深度的抗蚀剂层进行薄膜沉积；