利用纳米压印技术构筑图案化微纳结构

论文摘要

大规模集成电路技术的进一步发展需要开发新一代的刻蚀技术,但传统的光刻技术即将接近其技术极限,因此研究和开发高分辨率加工能力的纳米加工技术迫在眉睫。纳米压印技术是华裔科学家美国普林斯顿大学周郁在1995年首先提出的,目前,这项技术最先进的程度已达到5 nm以下的水平。纳米压印技术的显著优点是速度快、环节少、成本低,被认为是下一代微纳结构刻蚀技术之一。本文首先探究了纳米压印技术的条件;然后利用在荷叶表面沉积镀膜的方法制备得到压印模板从而进行压印;同时利用聚二甲基硅氧烷的特殊性质复制图案化的表面结构制备软模板,并进行了压印研究。本文主要分为以下几个部分:在第二章中,我们制备了聚苯乙烯(PS)并对其进行了表征;利用原子力测量在不同的旋涂速度下聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)阻挡层的厚度及表面形貌。在第三章中,我们利用SEM观察荷叶表面的结构;用接触角测量仪研究其疏水性质;通过实验发现荷叶不适宜直接作为压印模板,于是我们利用离子束溅射的方法在荷叶的表面沉积无机膜(铜、硅等)增加荷叶微纳结构的强度,由于镀膜后仍保留了荷叶原来的微突结构,所以膜的表面仍然具有疏水性质,适合作为压印模板使用;最后进行了压印研究。在第四章中,我们通过复制原始模板(光盘、光栅结构等)的图案化表面结构和生物表面结构制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)压印模板;对利用旋涂的方法在硅片及其他基底上旋涂成膜的氧化锌纳米溶胶进行压印,从而得到构筑图案化微纳结构氧化锌薄膜。该方法同样适合其他具有规则结构表面的复制和转印,扩展了纳米压印的应用领域。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米压印技术
• 1.2.1 纳米压印技术的分类
• 1.2.2 模板和抗粘层的制备
• 1.2.3 影响图形精度的因素
• 1.3 纳米压印技术的应用
• 1.3.1 纳米器件
• 1.3.2 纳米光栅和光子晶体
• 1.3.3 纳米点、线、管
• 1.4 目前研究的现状及存在的问题
• 1.5 本文选题和研究目的
• 参考文献
• 第二章 纳米压印工艺的初步建立
• 2.1 引言
• 2.2 阻挡层的制备
• 2.2.1 基底的清洗
• 2.2.2 压印胶的旋涂
• 2.3 热压印模板的选择
• 2.4 热压印过程
• 2.4.1 光栅的压印与分析
• 2.4.2 光盘的压印与分析
• 2.5 图案的转移
• 2.5.1 反应离子刻蚀技术（Reactive Ion Etching, RIE）
• 2.5.2 金属化
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 利用纳米压印技术复制荷叶的表面结构
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 荷叶的表征及直接压印
• 3.2.2 利用离子束溅射技术在荷叶表面沉积无机膜
• 3.2.3 镀膜后荷叶的疏水性质表征
• 3.2.4 镀膜后荷叶的压印
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 聚二甲基硅氧烷模板的压印
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 聚二甲基硅氧烷（PDMS）的制备和复制原始模板过程
• 4.2.2 氧化锌溶胶的制备
• 4.2.3 热压印过程
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 光盘的表面形貌与分析
• 4.3.2 复制光盘后PDMS 的表面形貌与分析
• 4.3.3 阻挡层为PMMA 的压印结果
• 4.3.4 阻挡层为ZnO 溶胶的压印结果与分析
• 4.3.5 其他特殊结构表面的复制
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 工作总结和展望
• 硕士期间发表的论文和已完成的工作
• 致谢