【摘要】：激光干涉光刻是一種在材料表面大面積加工亞微米尺度周期性結(jié)構(gòu)的方法,由于其具有成本低廉、不需要掩模板、簡(jiǎn)單高效等優(yōu)點(diǎn),正受到人們極大的重視。材料表面的周期性微納結(jié)構(gòu),由于其小尺度和形貌特征,這些結(jié)構(gòu)在微納光學(xué)、微納電子學(xué)、微納生物學(xué)等領(lǐng)域有很多特殊性質(zhì),可以廣泛的應(yīng)用在納米壓印模板加工、生物傳感以及新型半導(dǎo)體器件加工等方面。 目前國(guó)際上激光干涉光刻研究近年來(lái)已經(jīng)取得很大進(jìn)展,不僅加工出了大面積的小尺度微納結(jié)構(gòu),在應(yīng)用性研究上也得到了許多優(yōu)秀成果。但激光干涉光刻工藝在成本控制、質(zhì)量穩(wěn)定性,以及實(shí)用性應(yīng)用方面仍有很多缺陷。本論文以國(guó)際上熱門(mén)的勞厄干涉光刻結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),搭建了一套激光干涉光刻設(shè)備并基于這套設(shè)備,進(jìn)行了以下有一定創(chuàng)新性研究： 一.區(qū)別于國(guó)外干涉光刻使用的昂貴的光刻膠種類(lèi),在未使用抗反射層的前提下,本文首次實(shí)現(xiàn)了利用廉價(jià)的國(guó)產(chǎn)光刻膠加工出質(zhì)量?jī)?yōu)異的納米結(jié)構(gòu)圖形,包括光柵、點(diǎn)陣以及線(xiàn)陣結(jié)構(gòu),并且其尺度范圍可以從300nm到3um,其面積可達(dá)數(shù)平方厘米。對(duì)比了了幾種不同光刻膠在干涉光刻中的工藝于性能參數(shù),研究了光刻膠上圖形向襯底轉(zhuǎn)移工藝,為激光干涉光刻工藝的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 二.以干涉光刻加工出的圖形結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),較為系統(tǒng)的研究了這些結(jié)構(gòu)的新型應(yīng)用。研究了表面該工藝加工的表面納米針尖狀陣列結(jié)構(gòu)的潤(rùn)濕性特點(diǎn),證明了該結(jié)構(gòu)良好的疏水性,以及其疏水性大小與結(jié)構(gòu)的周期間的關(guān)系。同時(shí)研究了該工藝加工的納米針尖狀結(jié)構(gòu)在淀積金屬層后的表面等離子體共振現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)不同周期會(huì)對(duì)吸收峰的位置有明顯的調(diào)制現(xiàn)象,證明了這種結(jié)構(gòu)在生物檢測(cè)領(lǐng)域的重要應(yīng)用價(jià)值。 三.為了干涉光刻工藝得到更加廣泛的應(yīng)用,本文對(duì)傳統(tǒng)的干涉光刻工藝進(jìn)行了創(chuàng)新。在使用透明襯底時(shí),使用背向曝光工藝成功的在透明襯底表面加工出高質(zhì)量的納米結(jié)構(gòu)圖形。研究了通過(guò)雙層膠結(jié)構(gòu)對(duì)于干涉光刻結(jié)果的改善,以及光刻圖形的澆注轉(zhuǎn)移工藝。為激光干涉光刻在更加廣泛的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。 本文研究的使用激光干涉光刻大面積制作表面結(jié)構(gòu)的工藝,在微納光學(xué)、微納流體、微納傳感等領(lǐng)域不僅具有較為重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值,而且具有非常廣闊的應(yīng)用前景。