本文關(guān)鍵詞：周期性二維微納光學(xué)結(jié)構(gòu)的制備

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【摘要】：基于納米壓印技術(shù)與反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)可以高效的實現(xiàn)微納米結(jié)構(gòu)高精度、低成本、高產(chǎn)出的結(jié)構(gòu)復(fù)制。但是目前基于納米壓印技術(shù)的微納結(jié)構(gòu)復(fù)制還存在著以下問題:由于納米壓印技術(shù)為1:1復(fù)制,壓印使用的模板需具有足夠精度,目前大多采用電子束直寫等方式加工,這就帶來了模板加工成本高昂、加工效率較低的問題。課題“周期性二維微納光學(xué)結(jié)構(gòu)的制備”針對上述問題,結(jié)合納米粒子自組裝技術(shù)進行理論分析和實驗研究,通過基于納米粒子自組裝技術(shù)完成納米壓印中的周期性二維模板制備,為更低成本、更高效率的納米壓印技術(shù)提供技術(shù)基礎(chǔ)。本文主要完成以下工作:一、對以周期性介質(zhì)微納結(jié)構(gòu)和周期性金屬微納結(jié)構(gòu)為典型的周期性二維微納光學(xué)結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用現(xiàn)狀進行研究,對當前周期性二維微納結(jié)構(gòu)的制備工藝的發(fā)展進行了研究。針對當前納米壓印技術(shù)模板制備成本高、加工效率低的問題提出了基于納米粒子自組裝制備壓印模板的方法。二、在前人對分子自組裝的理論研究的基礎(chǔ)上,進一步對納米粒子自組裝過程進行分析,并對其作為一種微納米加工方式的特點進行討論。分析了納米粒子在進行自組裝時多個因素對其成膜的影響,力圖向基于納米粒子自組裝制備納米壓印模板提供理論指導(dǎo)。三、基于本課題對納米粒子自組裝的理論分析和實驗指導(dǎo),完成納米粒子自組裝獲得周期行二維結(jié)構(gòu)。對反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)進行研究,在完成基于納米粒子自組裝的周期性二維結(jié)構(gòu)后,完成壓印模板的制備。四、對納米壓印技術(shù)進行研究,并以500納米線寬,1000納米周期的二維光柵為例,結(jié)合理論與實驗對壓印過程中的多個工藝參數(shù)進行分析,主要包括涂覆壓印膠的厚度,壓印溫度,壓印壓力,壓印時間以及曝光時間對光柵制備的影響。并分別采用兩塊模板進行光學(xué)微納結(jié)構(gòu)復(fù)制。最后,對所制備的光學(xué)元件進行表面形貌分析和其他光學(xué)性能測試。
【關(guān)鍵詞】：周期性二維微納結(jié)構(gòu) 自組裝 納米壓印 反應(yīng)離子刻蝕
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題的背景及研究的目的和意義9-11
• 1.2 周期性二維微納結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 周期性二維微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性研究11-15
• 1.2.2 微納結(jié)構(gòu)制備工藝的發(fā)展概述15-19
• 1.3 自組裝技術(shù)的應(yīng)用19-20
• 1.3.1 自組裝在光學(xué)傳感器及光學(xué)元件中的應(yīng)用19
• 1.3.2 自組裝在修飾性膜材料中的應(yīng)用19
• 1.3.3 自組裝在納米材料中的應(yīng)用19-20
• 1.3.4 自組裝在生物科學(xué)中的應(yīng)用20
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 單層自組裝結(jié)構(gòu)的研究22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 自組裝形成單層結(jié)構(gòu)的機理22-25
• 2.2.1 自組裝原理22-25
• 2.2.2 自組裝作為微納米加工方式的特點25
• 2.3 自組裝單層微納結(jié)構(gòu)的材料25-26
• 2.4 自組裝過程中影響因素的分析26-31
• 2.4.1 基片表面親水性27
• 2.4.2 聚苯乙烯微球的單分散特性27-28
• 2.4.3 微球溶液配比28-29
• 2.4.4 微球溶液注射狀態(tài)29-30
• 2.4.5 表面活性劑的使用30
• 2.4.6 成膜時間30-31
• 2.4.7 單層膜轉(zhuǎn)移方法31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于聚苯乙烯微球自組裝的模板制備32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 基于PS微球自組裝的單層周期二維結(jié)構(gòu)32-38
• 3.2.1 實驗裝置設(shè)計33-34
• 3.2.2 基片表面預(yù)處理34-35
• 3.2.3 聚苯乙烯微球溶液配制35
• 3.2.4 注射微球35
• 3.2.5 添加表面活性劑35-36
• 3.2.6 成膜轉(zhuǎn)移36-38
• 3.3 基于反應(yīng)離子刻蝕的納米壓印模板制備38-41
• 3.3.1 反應(yīng)離子刻蝕研究38-39
• 3.3.2 RIE參數(shù)影響分析39-40
• 3.3.3 壓印模板制備40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 基于納米壓印的周期性二維微納光學(xué)結(jié)構(gòu)的制備42-59
• 4.1 引言42
• 4.2 納米壓印技術(shù)的工藝分析42-49
• 4.2.1 納米壓印技術(shù)42
• 4.2.2 壓印膠的填充與脫模42-44
• 4.2.3 納米壓印前準備44-46
• 4.2.4 納米壓印技術(shù)工藝參數(shù)分析46-49
• 4.3 周期性二維微納結(jié)構(gòu)的制備49-54
• 4.3.1 納米壓印工藝流程49-53
• 4.3.2 正交周期二維微納結(jié)構(gòu)的制備結(jié)果53-54
• 4.4 光學(xué)性能分析54-58
• 4.4.1 光學(xué)性能數(shù)值分析54-56
• 4.4.2 光學(xué)性能測試56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-65
• 致謝65

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本文編號：1028939