專利名稱：一種納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微納制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印制備工藝。
背景技術(shù)：
納米縫由于在量子尺度特殊的電子效應(yīng)，在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器SED，分子開(kāi)關(guān)，分子晶體管等分子器件方面具有重要的應(yīng)用。而納米縫的制備工藝正是約束SED以及分子器件大規(guī)模應(yīng)用及快速發(fā)展的重要因素。目前，常規(guī)的制備納米縫的主要方法有掃描隧道顯微鏡法、微加工法、電遷移法以及電化學(xué)法等。其中的掃描隧道顯微鏡法、電遷移法以及電化學(xué)法需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)壓力或是電導(dǎo)率的變化以控制納米縫的形成；微加工法涉及到電子束光刻以及離子束刻蝕，加工設(shè)備精密昂貴，操作復(fù)雜?？傮w而言，常規(guī)納米縫制備方法需要昂貴的工作設(shè)備或是復(fù)雜的工藝流程，極大地限制了納米縫的制備效率。

發(fā)明內(nèi)容
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納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印制備工藝，不需要昂貴的工作設(shè)備或是復(fù)雜的工藝流程，能夠在剛性材料薄膜上制備納米縫。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印制備工藝，包括以下步驟第一步，進(jìn)行剛性襯底、柔性材料以及剛性材料三層結(jié)構(gòu)的制備，剛性襯底位于底層，柔性材料位于中間層，剛性材料位于頂層，剛性襯底為熔融玻璃或金屬板，柔性材料為 SU8膠或環(huán)氧樹(shù)脂，剛性材料為厚度是納米級(jí)別的金屬材料或半導(dǎo)體材料，根據(jù)單一納米縫制備以及納米縫陣列結(jié)構(gòu)制備，頂層的剛性材料層可分為均一層和圖形化層，均一層的頂層剛性材料薄膜是一個(gè)整體層，不存在圖形化結(jié)構(gòu)，一次壓印形成一個(gè)納米縫；圖形化層的頂層剛性薄膜材料采用光刻、刻蝕工藝形成一定的圖形結(jié)構(gòu)，一次壓印形成納米縫陣列，第二步，采用模板進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)壓印，根據(jù)不同的納米縫結(jié)構(gòu)制備相應(yīng)的壓印模板，采用對(duì)準(zhǔn)工藝使模板在需要產(chǎn)生納米縫的位置處施加外在壓力進(jìn)行壓印，單一納米縫工藝僅需要第一平板，利用對(duì)準(zhǔn)工藝保證平板邊緣與產(chǎn)生納米縫的位置處相平行，施壓壓印，即可在預(yù)期位置得到單一的納米縫結(jié)構(gòu)；納米縫陣列結(jié)構(gòu)制備中，壓印模板為圖形化模板，模板凸起與欲產(chǎn)生納米縫位置對(duì)準(zhǔn)，施壓壓印，可以得到陣列納米縫結(jié)構(gòu)，第三步，利用第二平板二次對(duì)準(zhǔn)施壓，利用第二平板對(duì)整個(gè)頂層剛性材料薄膜納米縫結(jié)構(gòu)圖形區(qū)施加壓力，使斷裂錯(cuò)位的薄膜材料上的納米縫對(duì)齊，進(jìn)一步減小納米縫的間距。由于本發(fā)明采用納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印，導(dǎo)致柔性材料層變形，頂層剛性材料薄膜斷裂，形成單個(gè)納米縫或是納米縫陣列，可以有效的突破常規(guī)納米縫制備工藝中復(fù)雜的工藝流程以及昂貴的加工設(shè)備，能夠低廉地制備納米縫結(jié)構(gòu)，可以廣泛地應(yīng)用在SED顯示器以及分子器件等方面。


圖1為本發(fā)明剛性襯底、柔性材料以及剛性材料三層結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為本發(fā)明頂部剛性材料層圖形化的三層結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為本發(fā)明采用第一平板在與產(chǎn)生單一納米縫位置對(duì)準(zhǔn)壓印的示意圖。圖4為本發(fā)明采用圖形化模板對(duì)準(zhǔn)壓印的示意圖。圖5為本發(fā)明圖形化模板對(duì)準(zhǔn)壓印得到的納米縫陣列結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明采用第二平板對(duì)整個(gè)圖形化的結(jié)構(gòu)區(qū)二次施壓的示意圖。圖7為本發(fā)明圖形化錯(cuò)位納米縫對(duì)齊得到的納米縫結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)描述。一種納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印制備工藝，包括以下步驟第一步，進(jìn)行剛性襯底1、柔性材料2以及剛性材料3三層結(jié)構(gòu)的制備，剛性襯底1 位于底層，柔性材料2位于中間層，剛性材料3位于頂層，剛性襯底1為熔融玻璃或金屬板， 柔性材料2為SU8膠或環(huán)氧樹(shù)脂，剛性材料3為厚度是納米級(jí)別的金屬材料或是半導(dǎo)體材料，根據(jù)單一納米縫制備以及陣列納米縫結(jié)構(gòu)制備，頂層的剛性材料層可分為均一層和圖形化層，均一層的頂層剛性材料薄膜是一個(gè)整體層，不存在圖形化結(jié)構(gòu)，一次壓印形成一個(gè)納米縫；圖形化層的頂層剛性薄膜材料采用光刻、刻蝕工藝形成一定的圖形結(jié)構(gòu)，一次壓印形成納米縫陣列，下面舉例說(shuō)明均一層三層結(jié)構(gòu)的詳細(xì)制備過(guò)程選擇熔融玻璃作為剛性襯底1， 在其上旋涂一層柔性材料2，柔性材料2為SU8膠，然后采用濺射或是蒸鍍工藝制備一層納米級(jí)別的剛性材料3，剛性材料3為金屬鉻層，如圖1所示；圖形化三層結(jié)構(gòu)的詳細(xì)制備過(guò)程在均一層三層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用光刻、刻蝕工藝，在金屬鉻層上加工出相應(yīng)的周期性陣列結(jié)構(gòu)，如圖2所示，第二步，采用模板進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)壓印，根據(jù)不同的納米縫結(jié)構(gòu)制備相應(yīng)的壓印模板，采用對(duì)準(zhǔn)工藝使模板在需要產(chǎn)生納米縫的位置處施加外在壓力進(jìn)行壓印，單一納米縫工藝僅需要第一平板4，利用對(duì)準(zhǔn)工藝保證第一平板4邊緣與產(chǎn)生納米縫的位置處相平行，施壓壓印，即可在預(yù)期位置令柔性材料2變形，剛性材料3變形斷裂錯(cuò)位，得到單一的納米縫結(jié)構(gòu)， 如圖3所示；納米縫陣列結(jié)構(gòu)制備中，壓印模板為圖形化模板5，其凸起與欲產(chǎn)生納米縫位置對(duì)準(zhǔn)，施壓壓印，剛性材料3受壓變形錯(cuò)位斷裂，可以得到陣列納米縫結(jié)構(gòu)，如圖4所示； 此時(shí)得到的納米縫結(jié)構(gòu)的特征尺寸為wl，如圖5所示，第三步，利用第二平板6 二次對(duì)準(zhǔn)施壓，利用第二平板6對(duì)整個(gè)頂層剛性材料薄膜納米縫結(jié)構(gòu)圖形區(qū)施加壓力，使斷裂錯(cuò)位的薄膜材料上的納米縫對(duì)齊，進(jìn)一步減小納米縫的間距，如圖6所示；此時(shí)形成的納米縫結(jié)構(gòu)特征尺寸為w2，如圖7所示，特征尺寸w2小于特征尺寸wl。本發(fā)明充分利用了柔性材料與剛性材料的剛度不同，利用對(duì)準(zhǔn)壓印實(shí)現(xiàn)剛性薄膜材料的斷裂，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)單個(gè)納米縫或是納米縫陣列的制備，同時(shí)，采取第二平板二次壓印，進(jìn)一步減小納米縫的間距，此種工藝方法避免了傳統(tǒng)納米縫制備工藝中的復(fù)雜流程以及昂貴的加工設(shè)備，操作簡(jiǎn)便易行，無(wú)需額外的探測(cè)系統(tǒng)，一次對(duì)準(zhǔn)壓印可實(shí)現(xiàn)單個(gè)納米縫或是納米縫陣列的制備。
權(quán)利要求
1. 一種納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印制備工藝，其特征在于，包括以下步驟 第一步，進(jìn)行剛性襯底、柔性材料以及剛性材料三層結(jié)構(gòu)的制備，剛性襯底位于底層， 柔性材料位于中間層，剛性材料位于頂層，剛性襯底為熔融玻璃或金屬板，柔性材料為SU8 膠或環(huán)氧樹(shù)脂，剛性材料為厚度是納米級(jí)別的金屬材料或半導(dǎo)體材料，根據(jù)單一納米縫制備以及納米縫陣列結(jié)構(gòu)制備，頂層的剛性材料層可分為均一層和圖形化層，均一層的頂層剛性材料薄膜是一個(gè)整體層，不存在圖形化結(jié)構(gòu)，一次壓印形成一個(gè)納米縫；圖形化層的頂層剛性薄膜材料采用光刻、刻蝕工藝形成一定的圖形結(jié)構(gòu)，一次壓印形成納米縫陣列，第二步，采用模板進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)壓印，根據(jù)不同的納米縫結(jié)構(gòu)制備相應(yīng)的壓印模板，采用對(duì)準(zhǔn)工藝使模板在需要產(chǎn)生納米縫的位置處施加外在壓力進(jìn)行壓印，單一納米縫工藝僅需要第一平板，利用對(duì)準(zhǔn)工藝保證平板邊緣與產(chǎn)生納米縫的位置處相平行，施壓壓印，即可在預(yù)期位置得到單一的納米縫結(jié)構(gòu)；納米縫陣列結(jié)構(gòu)制備中，壓印模板為圖形化模板，模板凸起與欲產(chǎn)生納米縫位置對(duì)準(zhǔn)，施壓壓印，可以得到陣列納米縫結(jié)構(gòu)，第三步，利用第二平板二次對(duì)準(zhǔn)施壓，利用第二平板對(duì)整個(gè)頂層剛性材料薄膜納米縫結(jié)構(gòu)圖形區(qū)施加壓力，使斷裂錯(cuò)位的薄膜材料上的納米縫對(duì)齊，進(jìn)一步減小納米縫的間距。
全文摘要
一種納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印制備工藝，先進(jìn)行剛性襯底、柔性材料以及剛性材料三層結(jié)構(gòu)的制備，然后采用模板進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)壓印，根據(jù)不同的納米縫結(jié)構(gòu)制備相應(yīng)的壓印模板，采用對(duì)準(zhǔn)工藝使模板在需要產(chǎn)生納米縫的位置處施加外在壓力進(jìn)行壓印，最后利用第二平板二次對(duì)準(zhǔn)施壓，使斷裂錯(cuò)位的薄膜材料上的納米縫對(duì)齊，進(jìn)一步減小納米縫的間距，采用納米縫的模板對(duì)準(zhǔn)壓印，導(dǎo)致柔性材料層變形，頂層剛性材料薄膜斷裂，形成單個(gè)納米縫或是納米縫陣列，可以有效的突破常規(guī)納米縫制備工藝中復(fù)雜的工藝流程以及昂貴的加工設(shè)備，能夠低廉地制備納米縫結(jié)構(gòu)，可以廣泛地應(yīng)用在SED顯示器以及分子器件等方面。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102320554SQ201110191568
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者丁玉成, 劉紅忠, 李欣, 李祥明, 田洪淼, 邵金友 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)