[发明专利]一种基于巯基烯光点击聚合高折射率飞秒激光光刻胶

说明书

本发明公开了一种基于巯基烯光点击聚合高折射率飞秒激光光刻胶，该光刻胶包括高折射率硫醇化合物、高折射率丙烯酸酯类单体、双光子吸收剂和光引发剂。本发明在光刻胶体系中同时引入高折射率硫醇化合物和高折射率丙烯酸酯类单体，可以通过改变高折射率硫醇化合物和高折射率丙烯酸酯类单体的组份含量，调节秒激光光刻胶折射率，实现光刻胶折射率与飞秒激光系统折射率匹配，从而保证飞秒激光光斑不失真；可以在飞秒激光的诱导下，发生巯基烯光点击聚合，固化形成不溶性网络聚合物，从而在显影后得到图案。

技术领域

本发明属于高分子光固化领域，尤其涉及一种基于巯基烯光点击聚合高折射率飞秒激光光刻胶。

背景技术

飞秒激光直写技术是一种利用脉冲极短、焦点能量极高的飞秒激光作为光源的微纳加工制造技术。飞秒激光直写中，在飞秒激光焦点处的光刻胶会发生非线性光学效应，同时吸收两个和多个光子，引发光刻胶聚合，再经过显影即可形成预期微纳图案。飞秒激光直写技术相对比紫外、深紫外、极紫外等掩模板光刻技术，具有真三维的微纳加工制造能力。

飞秒激光直写技术的激光焦点尺寸和质量对刻写精度和分辨率具有决定性影响。激光焦点尺寸和质量由光学系统生成和控制，当激光焦点投射进入光刻胶时，由于光刻胶体系的折射率比光学系统的折射率偏低，导致激光焦点尺寸发生折射变大以及焦点质量变差，焦斑失真，最终造成刻写精度和分辨率变低，图案表面粗糙度变大。目前，普通的光刻胶折射率一般在1.4-1.5左右，而光学系统的折射率一般在1.5-1.6以上。

无机材料、含硫及含苯环结构有机化合物一般具有较高的折射率。中国专利CN1394900中，利用含硫聚氨酯及表面修饰巯基的ZnS作为填料，制备高折射率纳米微粒/聚合物纳米复合薄膜材料，用于光学器件及太阳能电池等，折射率可达1.848。中国专利CN102061079A同样利用表面修饰的ZnS作为填料，复合聚氨酯及聚丙烯酸酯树脂，制备了高折射率材料用于光学镜片。而对于新型的飞秒激光直写技术的应用，未曾报道有匹配的高折射飞秒激光光刻胶体系。因此，需要提供一种与飞秒激光直写技术中光学系统折射率相匹配的高折射率飞秒激光光刻胶体系，以此保证激光焦点尺寸和质量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于巯基烯光点击聚合高折射率飞秒激光光刻胶。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于巯基烯光点击聚合高折射率飞秒激光光刻胶，按质量百分比计，包括5-59wt％高折射率硫醇化合物A、40-90wt％高折射率丙烯酸酯类单体B、0.01-1wt％双光子吸收剂C和0.1-5％光引发剂D。

进一步地，所述高折射率硫醇化合物A为以下A-1、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6化合物中的一种或多种的组合物：

进一步地，所述高折射率丙烯酸酯类单体B为以下B-1、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6化合物中的一种或多种的组合物：

其中，m+n＝4～30中的任意自然数，R1、R2、R3、R4、R5为氢原子或甲基。

进一步地，所述双光子吸收剂C为(2E,5E)-2,5-双[(4-(二乙氨基)苯基)亚甲基]环戊酮。

进一步地，所述光引发剂D由2-异丙基硫杂蒽酮、9-苯基吖啶、樟脑琨、二(2-氯苯基)-4,4'-二咪唑中的、7-二乙氨基-3-噻吩甲酰基香豆素、4-二甲氨基苯甲酸乙酯、对二甲氨基苯甲酸异辛酯、N-苯基甘氨酸中的一种或多种按任意配比组成。

进一步地，通过以下步骤制备得到：按照比例，在黄光室内将双光子吸收剂C和光引发剂D溶解于溶剂E中。按比例加入高折射率硫醇化合物A和高折射率丙烯酸酯类单体B，混合均匀。用孔径为0.25微米的滤膜进行过滤除去杂质后得到高折射率光点击聚合飞秒激光光刻胶。