一種可增強(qiáng)光反射柔性薄膜的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納制造及光電子器件制造領(lǐng)域，特別涉及一種可增強(qiáng)光反射柔性薄膜的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)薄膜概念最早萌芽于17世紀(jì)“牛頓環(huán)”的發(fā)現(xiàn)，光學(xué)薄膜現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于光學(xué)、光電子技術(shù)領(lǐng)域以及各種光學(xué)儀器。
[0003]傳統(tǒng)的光學(xué)薄膜是以光的干涉為理論基礎(chǔ)，光學(xué)薄膜是利用不同的材料對(duì)光具有不同的反射、吸收、透射性能，并結(jié)合實(shí)際需要制造的一種薄膜。隨著微納米技術(shù)的發(fā)展，新型的光學(xué)薄膜一一納米光學(xué)薄膜得到了快速發(fā)展。主要通過(guò)在材料表面涂覆一層微納米顆?；蛘邔⒈∧さ暮穸茸龅郊{米級(jí)得到的一種光學(xué)薄膜，該薄膜具有普通光學(xué)薄膜所沒(méi)有的光學(xué)特性。
[0004]目前，光學(xué)薄膜一旦制備完成，它的反射性能也就確定下來(lái)。同時(shí)，光學(xué)薄膜一般透光性都很差，即目前光學(xué)薄膜存在反射率不可調(diào)控和透光性差的問(wèn)題，這對(duì)于既要求反射性又要求透射性的光學(xué)應(yīng)用場(chǎng)合有所限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種可增強(qiáng)光反射柔性薄膜的制造方法，該柔性薄膜可有效提高300?1400nm光波的反射率，同時(shí)反射率可調(diào)控，具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0007]—種可增強(qiáng)光反射柔性薄膜的制造方法，包括以下步驟:
[0008]I)制備干法刻蝕所需要的掩蔽層，通過(guò)光刻工藝在準(zhǔn)備干凈的單晶硅片表面實(shí)現(xiàn)光刻膠的圖形化；再通過(guò)濺射或蒸鍍工藝在有光刻膠圖形化的單晶硅片表面制備一層厚度為200?1000納米的薄膜；然后通過(guò)剝離工藝獲取薄膜的圖形化，以形成干法刻蝕所需要的掩蔽層；
[0009]2)制備倒錐柱陣列硅模具，將具有掩蔽層的單晶硅片放入干法刻蝕機(jī)，在刻蝕過(guò)程中通過(guò)調(diào)控刻蝕參數(shù)制備單晶硅片倒錐柱陣列硅模具，刻蝕參數(shù)為:功率105?150W，反射功率I?4W，偏壓300?320V，刻蝕過(guò)程SF6流量90?99.8sccm，C 4F8流量2.4?5.5sccm ;邊壁鈍化過(guò)程SF6流量2.3?6.2sccm，C 4F8流量85?96.9sccm ;刻蝕與鈍化轉(zhuǎn)換周期為15?30秒；然后去除掩蔽層，獲取倒錐柱陣列硅模具；
[0010]3)翻模制備倒錐孔陣列柔性薄膜，首先，將疏水處理過(guò)的單晶硅片倒錐柱陣列硅模具固定在平坦的襯底上，然后，將墊層固定在單晶硅片倒錐柱陣列硅模具的兩側(cè)；再用聚合物完全涂覆在單晶硅片倒錐柱陣列硅模具表面，且聚合物厚度高于墊層2?5毫米，然后真空處理去除聚合物中夾雜的氣泡；再使用壓板擠壓聚合物，施加在壓板上的載荷為50?120Kg，保持15?30秒；然后將壓板、聚合物、墊層、倒錐柱陣列硅模具、襯底整個(gè)加熱，加熱溫度為50?90°C，保持30?60分鐘使聚合物固化；再分離聚合物和倒錐柱陣列硅模具，獲得聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜。
[0011]所述的薄膜為鋁薄膜、氧化鋁薄膜或氮化硅薄膜。
[0012]所述的聚合物為PDMS(聚二甲基硅氧烷)或PUA(聚氨酯-聚丙烯酸酯)或POE(聚烯烴彈性體)。
[0013]所述聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的倒錐孔大端直徑D和小端直徑d，所述聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的倒錐孔的深度H以及所述聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的倒錐孔的間距 L 尺寸關(guān)系為 0.01 彡 D/H > 0,20 ^ D/d > 0,0.05 彡 D/L > O。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明獲得的聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜具有優(yōu)良的彈性性能，通過(guò)施加外力驅(qū)使聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜變形實(shí)現(xiàn)其反射率的調(diào)控；通過(guò)套刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的疊加，以及多層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜不同順序的組合實(shí)現(xiàn)薄膜反射率的調(diào)控。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是制備干法刻蝕所需要的掩蔽層流程圖，圖1 (a)是光刻膠圖形化示意圖；圖1(b)是薄膜的沉積示意圖；圖1(c)是剝離后薄膜的圖形化示意圖。
[0016]圖2是倒錐柱陣列硅模具的制造工藝流程圖，圖2 (a)干法刻蝕后倒錐柱陣列硅模具示意圖；圖2(b)是去除薄膜后倒錐柱陣列硅模具示意圖。
[0017]圖3是對(duì)正標(biāo)記的制備工藝流程圖，圖3(a)是光刻膠對(duì)正標(biāo)記示意圖；圖3(b)是薄膜對(duì)正標(biāo)記示意圖；圖3(c)是單晶硅片倒錐柱陣列硅模具的對(duì)正標(biāo)記示意圖。
[0018]圖4是翻模制備倒錐孔陣列柔性薄膜示意圖，圖4(a)是翻模的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4(b)是脫模得到的聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的示意圖。
[0019]圖5是實(shí)施例1的單層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜反射率測(cè)量示意圖，圖5(a)是投射光從單層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜正面及背面入射的示意圖；圖5(13)是單層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜反射率測(cè)量結(jié)果圖。
[0020]圖6是實(shí)施例1的雙層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜反射率測(cè)量示意圖，圖6 (a)是投射光從四種不同組合的雙層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的入射示意圖；圖6(13)是雙層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜反射率測(cè)量結(jié)果圖。
[0021]圖7是實(shí)施例1的I?6層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜按照?qǐng)D6中組合一的反射率測(cè)量結(jié)果圖。
[0022]圖8是投射光波長(zhǎng)700納米的情況下，實(shí)施例1的I?6層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜按照?qǐng)D6中組合一的反射率測(cè)量結(jié)果圖。
[0023]圖9是通過(guò)施加外力驅(qū)使實(shí)施例1的聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜變形實(shí)現(xiàn)反射率的調(diào)控示意圖。
[0024]圖10是通過(guò)實(shí)施例1的多層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜不同順序的組合實(shí)現(xiàn)反射率的調(diào)控示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例1
[0027]—種可增強(qiáng)光反射柔性薄膜的制造方法，包括以下步驟:
[0028]I)制備干法刻蝕所需要的掩蔽層:
[0029]1.1)參照?qǐng)D1(a)和圖3 (a)，通過(guò)光刻工藝在準(zhǔn)備干凈的單晶硅片I表面實(shí)現(xiàn)光刻膠2的圖形化；圖形化的光刻膠2包括光刻膠對(duì)正標(biāo)記10 ；
[0030]1.2)參照?qǐng)D1 (b)，然后通過(guò)濺射在有光刻膠2圖形化的單晶硅片I表面制備一層厚度為500納米的薄膜3，薄膜3為鋁薄膜；
[0031]1.3)參照?qǐng)D1(c)和圖3(b)，然后通過(guò)剝離工藝獲取薄膜3的圖形化，以形成干法刻蝕所需要的掩蔽層Γ薄膜3包括薄膜對(duì)正標(biāo)記11 ;
[0032]2)制備倒錐柱陣列硅模具:
[0033]2.1)參照?qǐng)D2(a)，將具有薄膜3的單晶硅片I放入干法刻蝕機(jī)，在刻蝕過(guò)程中通過(guò)調(diào)控刻蝕參數(shù)制備單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具，刻蝕參數(shù)為:功率125W，反射功率
2.5W，偏壓310V，刻蝕過(guò)程SF6流量95.4sccm，C 4F8流量3.5sccm ;邊壁鈍化過(guò)程SF 6流量
3.4sccm，C4F8流量91.4sccm ;刻蝕與鈍化轉(zhuǎn)換周期為22秒；
[0034]2.2)參照?qǐng)D2(b)和圖3(c)，然后去除掩蔽層，獲取單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具；其中，薄膜對(duì)正標(biāo)記11轉(zhuǎn)移到單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具的模具對(duì)正標(biāo)記4 ;
[0035]3)參照?qǐng)D4，翻模制備倒錐孔陣列柔性薄膜:
[0036]3.1)將疏水處理過(guò)的單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具固定在平坦的襯底5上；
[0037]3.2)將第一墊層6和第二墊層7固定在單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具的兩側(cè)；
[0038]3.3)再用聚合物8完全涂覆在單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具表面，且聚合物8厚度高于第一墊層6和第二墊層7厚度3毫米，所述的聚合物8為PDMS ；
[0039]3.4)然后真空處理去除聚合物8中夾雜的氣泡；
[0040]3.5)使用壓板9擠壓聚合物8，施加在壓板9上的載荷為85Kg，保持22秒；
[0041]3.6)然后將壓板9、聚合物8、第一墊層6、第二墊層7、單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具、襯底5整個(gè)加熱，加熱溫度為70°C，保持45分鐘使聚合物8固化；
[0042]3.7)再分離聚合物8和單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具，獲得聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜；其中，所述聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的倒錐孔大端直徑D和小端直徑d，所述聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的倒錐孔的深度H以及所述聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的倒錐孔的間距L尺寸關(guān)系為0.01 ^ D/H > 0,20 ^ D/d > 0,0.05彡D/L > 0，第一墊層6和第二墊層7的高度為T(mén)1，單晶硅片I倒錐柱陣列硅模具高度為T(mén)2，需滿(mǎn)足關(guān)系式T1-T2= t，t是聚合物柔性薄膜背面的厚度，聚合物柔性薄膜的總厚度為t+H。
[0043]本實(shí)施例的效果:
[0044]參照?qǐng)D5，圖5是實(shí)施例1制備的單層聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜正面和背面的增強(qiáng)反射率的測(cè)量結(jié)果圖，測(cè)試結(jié)果表明該嵌有倒錐孔陣列的聚合物柔性薄膜正面和背面的反射率明顯高于純聚合物柔性薄膜，其中入射光12從背面投射，反射率大于從正面投射。
[0045]參照?qǐng)D6，圖6是雙層不同組合實(shí)施例1制備的聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜的增強(qiáng)反射率的測(cè)量結(jié)果圖，測(cè)試結(jié)果表明組合一反射率增強(qiáng)最大，組合四反射率增強(qiáng)最小；組合二和組合三反射率介于組合一和組合四之間，其中組合二大于組合三。
[0046]參照?qǐng)D7，圖7是I?6層實(shí)施例1制備的聚合物倒錐孔陣列柔性薄膜按照?qǐng)D6中組合一的反射率測(cè)量結(jié)果圖；測(cè)試結(jié)果表明隨著聚合物倒錐孔陣列柔性