[发明专利]一种基于共混溶剂的随机纳米柱模板及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于共混溶剂的随机纳米柱模板及其制备方法和应用，采用PS/PMMA相分离工艺配制H₂O/MEK共混聚合物溶液，在25℃，25％相对湿度条件下在衬底表面旋涂配制的H₂O/MEK共混聚合物溶液，旋涂过程中H₂O/MEK共混聚合物溶液发生相分离，在衬底表面形成共混薄膜；然后使用清洗溶剂清洗共混薄膜；再在氮气流下进行烘干处理，制得基于共混溶剂的随机纳米柱模板。本发明避免了传统共混聚合物相分离工艺所需要的苛刻条件，简化了实验要求，有助于将共混聚合物相分离工艺应用到更多的领域中。

技术领域

本发明属于微纳加工和光电子器件技术领域，具体涉及一种基于共混溶剂的随机纳米柱模板及其制备方法和应用。

背景技术

超表面是一种具有亚波长尺度特征的二维人工光学结构，基于共混溶剂的随机纳米柱模板制备方法是制备超表面的一种有效手段。现阶段的纳米级微纳加工技术包括：电子束曝光，聚焦离子束刻蚀，纳米压印技术和传统共混聚合物相分离等。

电子束曝光是使用电子束在衬底表面图案化的方法，由于电子束波长极短，所以加工精度可以达到纳米量级。但是电子束曝光在实际应用中电子束会在抗蚀剂层产生邻近效应导致效率低和难以实现大面积批量生产。

聚焦离子束刻蚀是目前最精确的无掩模微纳加工方法，已经被广泛应用到各个领域的微纳加工，就目前的应用来看，聚焦离子束刻蚀加工成本较高，效率较低，也不适用于大面积衬底加工。

纳米压印技术是一种利用机械形变在光刻胶上构造纳米图形的技术。这种方法在机械形变的作用下可以高效、高分辨率、低成本、大面积地制备纳米级图案。但是针对随机结构的纳米压印，纳米压印掩模的构筑较为困难，成本很高。

传统共混聚合物相分离的超表面制备工艺作为一种低成本、高效率、可大面积制备、可控性高的纳米图案化方式，也已经引起了科研工作者的关注，但是制备工艺对环境条件要求很高，相对湿度不低于40％，极大影响了实验重复性，限制了共混聚合物相分离工艺的应用领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于共混溶剂的随机纳米柱模板及其制备方法，避免了传统共混聚合物相分离工艺所需要的苛刻条件，简化了实验要求，有助于将共混聚合物相分离工艺应用到更多的领域中。

一种基于共混溶剂的随机纳米柱模板制备方法，采用PS/PMMA相分离工艺配制H₂O/MEK共混聚合物溶液，在25℃，25％相对湿度条件下在衬底表面旋涂配制的H₂O/MEK共混聚合物溶液，旋涂过程中H₂O/MEK共混聚合物溶液发生相分离，在衬底表面形成共混薄膜；然后使用清洗溶剂清洗共混薄膜；再在氮气流下进行烘干处理，制得基于共混溶剂的随机纳米柱模板。

具体的，H₂O/MEK共混聚合物溶液中，溶剂H₂O/MEK中H₂O与MEK的体积比为5％～10％，H₂O/MEK共混聚合物溶液中，溶质PS/PMMA中PS与PMMA的质量比为3:7。

具体的，H₂O/MEK共混聚合物溶液的浓度小于20mg/ml。

具体的，将共混薄膜浸泡在清洗溶剂中进行清洗，清洗的时间大于等于15min。

具体的，清洗溶剂为IPA。

具体的，将丙酮和乙醇按1:1的体积比混合后清洗衬底15～25min，随后用去离子水清洗衬底15～25min，最后烘干处理后备用。

具体的，衬底为玻璃，ITO或Si。

具体的，旋涂处理的转速为3500～9500转/秒，旋涂时间大于等于60秒。