【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構的方法,由于其具有成本低廉、不需要掩模板、簡單高效等優(yōu)點,正受到人們極大的重視。材料表面的周期性微納結構,由于其小尺度和形貌特征,這些結構在微納光學、微納電子學、微納生物學等領域有很多特殊性質,可以廣泛的應用在納米壓印模板加工、生物傳感以及新型半導體器件加工等方面。 目前國際上激光干涉光刻研究近年來已經取得很大進展,不僅加工出了大面積的小尺度微納結構,在應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、質量穩(wěn)定性,以及實用性應用方面仍有很多缺陷。本論文以國際上熱門的勞厄干涉光刻結構為基礎,搭建了一套激光干涉光刻設備并基于這套設備,進行了以下有一定創(chuàng)新性研究： 一.區(qū)別于國外干涉光刻使用的昂貴的光刻膠種類,在未使用抗反射層的前提下,本文首次實現(xiàn)了利用廉價的國產光刻膠加工出質量優(yōu)異的納米結構圖形,包括光柵、點陣以及線陣結構,并且其尺度范圍可以從300nm到3um,其面積可達數(shù)平方厘米。對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移工藝,為激光干涉光刻工藝的發(fā)展打下堅實基礎。 二.以干涉光刻加工出的圖形結構為基礎,較為系統(tǒng)的研究了這些結構的新型應用。研究了表面該工藝加工的表面納米針尖狀陣列結構的潤濕性特點,證明了該結構良好的疏水性,以及其疏水性大小與結構的周期間的關系。同時研究了該工藝加工的納米針尖狀結構在淀積金屬層后的表面等離子體共振現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)不同周期會對吸收峰的位置有明顯的調制現(xiàn)象,證明了這種結構在生物檢測領域的重要應用價值。 三.為了干涉光刻工藝得到更加廣泛的應用,本文對傳統(tǒng)的干涉光刻工藝進行了創(chuàng)新。在使用透明襯底時,使用背向曝光工藝成功的在透明襯底表面加工出高質量的納米結構圖形。研究了通過雙層膠結構對于干涉光刻結果的改善,以及光刻圖形的澆注轉移工藝。為激光干涉光刻在更加廣泛的領域內應用打下基礎。 本文研究的使用激光干涉光刻大面積制作表面結構的工藝,在微納光學、微納流體、微納傳感等領域不僅具有較為重要的科學研究價值,而且具有非常廣闊的應用前景。