利用納米壓印制備帶底盤金屬孔洞獲得全色譜結(jié)構(gòu)色的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料技術(shù)及納米加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種利用納米壓印制備帶底盤金屬孔洞獲得全色譜結(jié)構(gòu)色的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)構(gòu)色，又稱物理色，是與色素著色無關(guān)、由材料本身的亞顯微物理結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的光學(xué)效果。結(jié)構(gòu)色通過材料微觀結(jié)構(gòu)對可見光進行選擇性反射和透射而呈現(xiàn)特定顏色，具有高亮度、高飽和度、不褪色、虹彩現(xiàn)象、偏振效應(yīng)等特點，在顯示、裝飾、防偽等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]結(jié)構(gòu)色起源于自然光與微結(jié)構(gòu)的相互作用，成色主要包括光柵、單層膜、多層膜、光子晶體、瑞利散射、米氏散射等物理光學(xué)效應(yīng)。自然界中昆蟲和鳥類的多種顏色常為結(jié)構(gòu)色，其外殼或羽毛中通過多層膜結(jié)構(gòu)、二維光子晶體或三維光子晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生薄膜干涉、衍射、散射，從而呈現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)的相干散射。
[0004]以上這類結(jié)構(gòu)的人工制備通常包括鍍膜、自組裝、電子束光刻、激光干涉曝光等方法，難度相對較大，并且成本高昂但效率低下，不適合于工業(yè)生產(chǎn)。因此，需要開發(fā)新型的結(jié)構(gòu)色制備工藝，實現(xiàn)成本低廉的快速生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種利用納米壓印制備帶底盤金屬孔洞，從而獲得全色譜結(jié)構(gòu)色的方法。
[0006]本發(fā)明提出的利用納米壓印制備帶底盤金屬孔洞獲得全色譜結(jié)構(gòu)色的方法，具體步驟為:
(O提供襯底材料，對襯底進行表面清洗和烘干處理；
(2)在襯底表面旋涂光刻膠；
(3)對所述光刻膠進行前烘和納米壓??；
(4)對壓印后的光刻膠進行固化處理；
(5)對帶孔洞的光刻膠圖形淀積金屬。
[0007]本發(fā)明中，所述襯底材料可為石英、玻璃等透明材料，或硅晶圓等不透明襯底材料。
[0008]本發(fā)明中，在所述旋涂光刻膠過程中，光刻膠厚度為150納米~1微米。
[0009]本發(fā)明中，所述納米壓印的過程施加溫度為室溫~180攝氏度。
[0010]本發(fā)明中，所述的納米壓印的過程施加壓力為10~180 Bar。
[0011]對壓印后的光刻膠根據(jù)光刻膠特性選擇固化處理的方法，包括:對光刻膠進行紫外光固化，照射時間為1~10分鐘；或者，對光刻膠進行加熱固化，加熱溫度為30~100攝氏度。
[0012]對壓印及固化后帶孔洞的光刻膠圖形淀積金屬，可采用物理氣相淀積(PVD)、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)等方法。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)異之處在于:
本發(fā)明提出一種納米壓印制備帶底盤金屬孔洞，從而獲得全色譜結(jié)構(gòu)色的方法，通過納米壓印在透明光刻膠中獲得孔洞圖形，并在該結(jié)構(gòu)上直接淀積金屬，獲得孔洞底部具有底盤的金屬孔洞結(jié)構(gòu)，可以簡單快速地獲得金屬結(jié)構(gòu)色。本發(fā)明方法得到的帶底盤的金屬孔陣列具有可見光波段內(nèi)(360納米~810納米)峰位可調(diào)的反常透射光譜譜峰，而體現(xiàn)的全色譜中單一顏色結(jié)構(gòu)色，能用于CXD濾色片或彩色顯示器等。
【附圖說明】
[0014]圖1是納米壓印帶底盤金屬孔反常透射全色譜結(jié)構(gòu)色的工藝流程。
[0015]圖2是納米壓印和金屬淀積工藝流程的示意圖。
[0016]圖3是一種利用電子束光刻和反應(yīng)離子刻蝕制備的壓印模板。
[0017]圖4是在光刻膠中孔洞呈四方形周期排列時不同半徑/周期尺寸結(jié)構(gòu)在淀積60納米厚銀薄膜后反常透射顯示顏色的模擬結(jié)果。
[0018]圖5是不同半徑/周期尺寸的光刻膠壓印結(jié)構(gòu)在未淀積金屬時反射光條件下的顯微鏡照片。
[0019]圖6是不同半徑/周期尺寸的光刻膠壓印結(jié)構(gòu)在淀積厚度為60納米的銀金屬薄膜時透射光條件下的顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0020]說明書中的實施例旨在提供本發(fā)明的示例性說明，本發(fā)明的實質(zhì)精神并不限于此。各種采用了等效或慣用技術(shù)手段的替換方案也應(yīng)該落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0021]實施例1:
在該實例性實施例中:使用石英為襯底，PMMA光刻膠為納米壓印光刻膠，選用的納米結(jié)構(gòu)為一系列不同直徑/周期的四方排列孔陣圖形，尺寸以直徑10納米/周期20納米為變化的100納米/200納米，110納米/220納米，…，250納米/500納米:
(1)對石英片襯底材料進行常規(guī)清洗，并在150熱板上放置5分鐘烘干干燥；
(2)在硅襯底表面旋涂PMMA光刻膠，旋涂轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/秒，時間為60秒，獲得厚度為200納米的光刻膠；
(3)對旋涂的PMMA光刻膠在烘箱中進行前烘，其溫度為180攝氏度，時間為60秒；完畢后進行納米制備如前所述孔陣圖形，壓印溫度為180攝氏度，壓印壓強為80bar，壓印時間為5分鐘；
(4)對PMMA光刻膠無需進行特殊光刻膠固化處理；
(5)對壓印后的PMMA光刻膠進行銀金屬薄膜的熱蒸發(fā)，淀積厚度為60納米的銀膜。
[0022]實施例2:
在該實例性實施例中:使用石英為襯底，SU-8光刻膠為納米壓印光刻膠，選用的納米結(jié)構(gòu)為一系列不同直徑/周期的四方排列孔陣圖形，尺寸以直徑10納米/周期20納米為變化的100納米/200納米，110納米/220納米，…，250納米/500納米: (1)對石英片襯底材料進行常規(guī)清洗，并在150熱板上放置5分鐘烘干干燥；
(2)在硅襯底表面旋涂SU-82000.5光刻膠，旋涂轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/秒，時間為60秒，獲得厚度為500納米的光刻膠；
(3)對旋涂的PMMA光刻膠在烘箱中進行前烘，其溫度為150攝氏度，時間為60秒；完畢后進行納米制備如前所述孔陣圖形，壓印溫度為180攝氏度，壓印壓強為50bar，壓印時間為5分鐘；
(4)對壓印后的SU-8光刻膠進行紫外固化處理，時間為5分鐘；
(5)對壓印后的PMMA光刻膠進行鋁金屬薄膜的熱蒸發(fā)，淀積厚度為60納米的鋁膜。
【主權(quán)項】
1.一種利用納米壓印制備帶底盤金屬孔洞獲得全色譜結(jié)構(gòu)色的方法，其特征在于具體步驟為: (1)提供襯底材料，對襯底進行表面清洗和烘干處理； (2)在襯底表面旋涂光刻膠； (3)對所述光刻膠進行前烘和納米壓?。? (4)對壓印后的光刻膠進行固化處理； (5)對帶孔洞的光刻膠圖形淀積金屬。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述襯底材料為石英或玻璃，或硅晶圓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述旋涂光刻膠厚度為150納米~1微米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述納米壓印的過程施加溫度為室溫~180攝氏度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的納米壓印的過程施加壓力為10?180 Bar06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對壓印后的光刻膠進行固化處理的方法，包括:對光刻膠進行紫外光固化，照射時間為1~10分鐘；或者，對光刻膠進行加熱固化，加熱溫度為30~100攝氏度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對壓印及固化后帶孔洞的光刻膠圖形淀積金屬，采用物理氣相淀積、電子束蒸發(fā)或熱蒸發(fā)方法。
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料技術(shù)及納米加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種利用納米壓印制備帶底盤金屬孔洞獲得全色譜結(jié)構(gòu)色的方法。本發(fā)明包括：對襯底表面進行清洗和烘干處理；在襯底上旋涂光刻膠和前烘；對所述光刻膠進行納米壓??；對所述壓印后的光刻膠進行紫外光固化處理；在壓印后的光刻膠上淀積金屬等步驟。本發(fā)明方法得到的帶底盤的金屬孔陣列具有可見光波段內(nèi)（360納米~810納米）峰位可調(diào)的反常透射光譜譜峰，而體現(xiàn)的全色譜中單一顏色結(jié)構(gòu)色，能用于CCD濾色片或彩色顯示器等。
【IPC分類】G03F7/00, G02B5/20
【公開號】CN104914494
【申請?zhí)枴緾N201510322329
【發(fā)明人】陸冰睿, 陳宜方, 馬亞琪, 張思超
【申請人】復(fù)旦大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月13日