[发明专利]一种硅基底薄膜的制备方法

说明书

本发明提供一种硅基底薄膜的制备方法，在硅基底上涂布光刻胶，在涂胶面预先开槽，控制槽的深度和宽度，并利用酸溶液进行平整化处理，待硅基底毛边处理干净之后去胶、清洗、烘干、镀膜，再用薄金刚石刀片，沿着预开槽的中心线将硅基底完全切开，获得完整的硅基底薄膜，边缘无破损。

技术领域

本发明涉及固体结构超滑领域，尤其涉及在批量制备超滑器件过程中的制备小型硅基底薄膜的方法。

背景技术

长期以来,摩擦和磨损问题,不但与制造业密切相关,还与能源、环境和健康直接相关。据统计,全世界约三分之一的能源在摩擦过程中被消耗掉,约80％的机器零部件失效都是由磨损造成的。结构超滑是解决摩擦磨损问题的理想方案之一，结构超滑是指两个原子级光滑且非公度接触的范德华固体表面(如石墨烯、二硫化钼等二维材料表面)之间摩擦、磨损几乎为零的现象。2004年，荷兰科学家J.Frenken的研究组通过实验设计，测量粘在探针上的一个几纳米大小(共约100个碳原子)的石墨片在高定向热解石墨(highlyoriented pyrolytic graphite，HOPG)晶面滑动时的摩擦力，首次实验证实了纳米级超润滑的存在。2013年，郑泉水教授第一次在微米尺度发现HOPG(Highly Oriented PyrolyticGraphite)片层材料之间的超滑现象，这标志着超滑从基础研究过渡到可应用化的技术研究过程。

在制备超滑器件的过程中，往往涉及到硅基底的制备，由于超滑片的尺度小，所以制备高质量的小型硅基底是影响良品率的重要因素。目前，制备小型硅基底薄膜的方法主要有以下两种：一是先把大尺寸硅片切割成小尺寸硅片，再对小尺寸硅片镀膜，但是该方法容易受到设备和环境的限制，制备过程繁琐，制备效率低；二是先在大尺寸硅片上镀膜，然后将大尺寸硅片切割成小尺寸硅片，但是该方法的弊端是在切割硅片的过程中，由于机械力的作用可能会使硅基底表面镀膜破裂，或者使硅基底崩片，产生碎屑会损坏镀膜表面，使镀膜表面不完整。另外，用以上两种方法制备的小尺寸硅片侧边都不平整，包括侧边毛刺、起伏、崩边，这样的侧边不平整可能会影响超滑器件的制备成品率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了以下方案：在硅基底上涂布光刻胶，在涂胶面预先开槽，控制槽的深度和宽度，并利用酸溶液进行平整化处理，待硅基底毛边处理干净之后去胶、清洗、烘干、镀膜，再用薄金刚石刀片，沿着预开槽的中心线将硅基底完全切开，获得完整的硅基底薄膜，边缘无破损。

具体来说，本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：

(1)将抛光硅基底清洗干净，并在抛光面涂布光刻胶；

(2)在硅基底的预涂胶面开槽，控制槽的深度为硅基底厚度的一半，宽度优选为0.5-1.5mm；

(3)将上述硅基底浸泡至酸溶液中进行平整化处理，浸泡时间3-30分钟范围内；

(4)将硅基底碎渣、毛边处理干净之后去除光刻胶、清洗、烘干；

(5)在烘干后的硅基底表面进行镀膜；

(6)沿着预开槽的中心线用薄金刚石刀片将硅基底完全切开，获得硅基底薄膜。

进一步的，步骤(2)中，按所需要的尺寸沿着硅基底的晶向和晶向的垂直方向进行开槽，形成多个四边形块。

进一步的，上述四边形块的边长尺寸为4-30mm。

进一步的，步骤(3)中平整化处理的酸溶液包括氢氟酸、硝酸、醋酸，优选为三者的混合溶液。

进一步的，步骤(3)中平整化处理浸泡时间优选为5-15分钟，更优选为5分钟。