CN101734619B - 一种制备具有高度渐变表面微纳米结构的材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备具有高度渐变表面微纳米结构的材料的方法。该方法包括如下步骤：1)在衬底上涂覆电子抗蚀剂得到电子抗蚀剂层，并烤胶；2)电子束曝光，显影，定影；3)涂覆苯甲醚得到苯甲醚层，并烤胶；4)将目标材料沉积到苯甲醚层之上，得到目标材料层；5)将目标材料层粘附在另一块衬底上；6)将目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离。该方法操作方式简便，材料适用范围广，图案形状、位置可定义，结构表面光滑，具有很高的可控性及可重复性，在表面等离激元研究、纳米颗粒的自组装、太阳能利用、微流研究等方面都能发挥巨大作用。

Description

一种制备具有高度渐变表面微纳米结构的材料的方法

技术领域

本发明涉及纳米材料加工领域，涉及一种制备具有微纳米结构的材料的方法，特别是涉及一种制备具有表面微纳米结构的材料的方法。

背景技术

表面微、纳米结构的构造对于在很多领域都具有重要意义，并已经在包括表面等离激元、纳米颗粒的自组装、太阳能利用、微流器件在内等方面发挥了巨大的作用(H.Ditlbacher，J.R.Krenn，G.Schider et al.Applied Physics Letters，81，1762(2002)；M.J.Lee，J.Kim and Y.S.Nanotechnology，19，355301(2008)；A.Lasagni，M.Nejati，R.Clasen et al.Advanced Functional Materials，8，580(2006)；S.Billat，K.Kliche，R.Gronmaier et al.Sensors and Actuators A：Physical，145-146，66(2008))。伴随着器件微型化的趋势，多样化的微纳米加工方式得到了长足发展，从而获得对形貌简单而又精确的控制。其中包括聚焦离子束刻蚀[5]、纳米压印[6]、电子束曝光[1]、干涉光曝光[7]、紫外曝光[8]等等(S.Reyntjens and R.Puers，Journal of Micromechanicsand Microengineering，11，287(2001)；S.Y.Chou，P.R.Krauss and P.J.Renstrom，Applied Physics Letters，67，3114(1995)；H.Ditlbacher，J.R.Krenn，G.Schider etal.Applied Physics Letters，81，1762(2002)；I.Divliansky，T.S.Mayera，K.S.HollidayK S et al.Applied Physics Letters，82，1667(2003)；C.Zamponi，H.Rumpf，C.Schmutzet al.Material Science and Engineering A，481，623(2008))。但是这些方式都难以构造出高度渐变、并且表面光滑的理想结构。在本文中，我们将提出一种新的金属表面光滑结构的构造方法。这种方法简单易行，却能获得非常理想的微纳米尺度准三维结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备具有高度渐变表面微纳米结构的材料的方法。

本发明提供的制备具有高度渐变表面微纳米结构的材料的方法，依次包括如下步骤：

1)在衬底上涂覆电子抗蚀剂得到电子抗蚀剂层，并烤胶；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的电子抗蚀剂层用电子束曝光，显影，定影；

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上涂覆苯甲醚得到苯甲醚层，并烤胶；

4)将目标材料沉积到所述步骤3)得到的苯甲醚层之上，得到目标材料层；

5)将所述步骤4)得到的目标材料层粘附在另一块衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

上述制备方法的步骤1)中，所述构成衬底的材料为各种导电材料，如单晶硅或各种掺杂B或P掺杂浓度的单晶硅，对衬底有如下要求：1、足够平整，以保证最终结构的光滑度；2、导电，以满足电子束曝光的基本要求。所述衬底的厚度为0.1-10mm，优选0.18mm。所述电子抗蚀剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。所述电子抗蚀剂层的厚度为300nm；所述涂覆电子抗蚀剂的方法为旋涂法，转速为1000-6000转/分钟，优选3000转/分钟。该电子抗蚀层的厚度同时取决于PMMA的浓度和旋涂的速率，可参照PMMA生产厂商的甩胶曲线。当PMMA厚度不足以满足实际要求，可通过多次涂胶来获得更厚的PMMA，或通过稀释PMMA溶液来获得更薄的PMMA。所述烤胶步骤升温速率为10-50℃/min，优选20℃/min，升温完毕后的终态温度为150-200℃，优选170℃，升温至所述终态温度后需保持10-60分钟，优选30分钟；升温速率较小可减小电子抗蚀层PMMA开裂的可能。

所述步骤2)是为了实现在所述衬底上得到具备一定图案的、边缘陡直的PMMA结构，其原理为通过电子束对PMMA长链分子进行改性，再通过显影、定影将经过曝光的PMMA去除。实验参数的设置可以参照常规电子束曝光的实验参数，电子束曝光的时间根据图形形貌与数量决定。显影、定影步骤无特别要求，可根据实际需要参照常规电子束曝光的参数来进行设定。需要注意的是，高的分辨率意味着小的写场、小的束斑、小的扫描步距和更长的曝光时间。

所述步骤3)是为了实现对所述步骤2)获得的边缘陡直、高度突变的结构进行重构，将其改造为边缘平滑、高度渐变的结构。所述涂覆苯甲醚的方法为旋涂法，转速为3000rpm。所述烤胶步骤升温速率为升温速率为10-50℃/min，优选20℃/min，升温完毕后的终态温度为终态温度为150-200℃，优选170℃，升温至所述终态温度后需保持10-60分钟，优选30分钟；升温速率较小可减小电子抗蚀层PMMA开裂的可能。此步骤的关键在于：滴入苯甲醚液体的时机应该设在转速已经到达稳定的3000rpm时。这是为了减少苯甲醚在已有PMMA结构上停留的时间，降低苯甲醚对已有结构的溶解作用。例如，对于5×5mm的衬底，通常选择滴入2滴苯甲醚，以保证充分的覆盖。

所述步骤4)是为了实现将目标材料和具有一定形貌的PMMA模板结合在了一起。所述目标材料选自金属、半导体和绝缘体中的至少一种。对材料沉积方式无特殊要求，常用的镀膜、沉积方法均适，优选磁控溅射法。所述磁控溅射方法中，溅射功率为5-15kW，优选8kW；溅射气压为0.1-2Pa，优选0.5Pa。为了保证PMMA层被完全覆盖，会沉积较厚的目标材料，该目标材料层的厚度200nm-100微米，优选1微米。该步骤完毕后，所沉积的目标材料与PMMA接触的表面就完全复制了已有的PMMA结构。

所述步骤5)是为了实现将目标结构的下表面粘附到另一块衬底上，为下一步的剥离做准备。粘附时可选用各种常用的粘接剂，如环氧树脂类粘接剂。如果实验条件允许，该步骤应选择在真空中完成，最大程度减小气泡对最终结构的影响，如在真空度为0.5Pa的条件下进行粘附操作。

所述步骤6)是为了实现将和PMMA结合在一起的目标材料剥离，使得目标结构显露出来。各种常用的剥离方法均适用于该方法。如可按照下述方法进行剥离：将刀片的刃置于两块衬底中间，少许用力即可将两块衬底分离开。由于所沉积的材料和PMMA结合力较弱，和环氧树脂的结合力较强，因此沉积的材料最终会黏附在新的衬底上。但此时结构表面仍然残留了少量破碎的PMMA，可用丙酮进行清洗，最终得到表面清洁的、具备PMMA模板结构的目标材料，也即具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

另外，按照上述方法制备得到的具有高度渐变表面微纳米结构的材料，也属于本发明的保护范围。

本发明提供的制备具有高度渐变表面微纳米结构的材料的方法，与现有具有渐变结构的微纳米加工方法相比，具有以下突出的优点：

(1)操作方式简便；

现有制备方法中，聚焦粒子束刻蚀对技术要求很高，时间耗费多，成本高，并且不能实现批量化的生产；灰度曝光则要求首先制作较为复杂的灰度掩模板。而本发明提供的方法，只比传统的工艺增加了一道简单的粘附、剥离衬底工序。

(2)材料适用范围广；

本发明提供的制备方法可归类于模板法，对目标材料的选择性不高。通过溅射镀膜技术，可以实现不同材料(包括金属材料、半导体材料和绝缘体)的微纳米结构构造。

(3)形状、位置可定义；

以固有的纳米结构——比如纳米球为模板，也能够得到具有渐变高度特征的图案。但是纳米球的形状缺乏变化，此外纳米球难以进行定位，通常只能以特定的方式自组织。本发明提供的制备方法，采用电子束曝光，可实现对图案的位置和形状的自由定义。

(4)结构表面光滑；

本发明所构造得到的表面微纳米结构，在复制电子抗蚀剂PMMA的表面结构的同时也复制了其表面光滑度。这是通常镀膜后的上表面、刻蚀后的下表面不可比拟的。聚焦粒子束的分辨率只能达到5纳米，粗糙度远高于PMMA表面。灰度曝光所产生的渐变表面和PMMA相比也非常粗糙。

本发明提供的制备具有高度渐变表面微纳米结构的材料的方法，突破了平面曝光技术结构构造的空间局限性，操作简单、构造迅速，并且所构造出的结构有很好的表面光滑度，具有很高的可控性及可重复性。

该方法可用于规模化构造多种材料、表面光滑、形貌多样的微纳米结构，包括：波浪形结构、圆滑突起阵列、圆滑凹陷阵列、圆顶火山状结构、平顶火山状结构和同时具备渐变和突变高度的结构等等。

该方法通过改变PMMA层的厚度可以改变结构的高度；通过改变电子束曝光图案可以获得多样化的结构；通过定义电子束曝光图案的位置可以得到不同的阵列；所得结构具有和PMMA相比拟的很高的表面光滑度。该方法可应用于包括金属材料、半导体材料、介电材料在内的各种材料，具有很高的可控性及可重复性，在表面等离激元研究、纳米颗粒的自组装、太阳能利用、微流研究等方面都能发挥巨大作用。

附图说明

图1为波浪形结构的构造。

图2为圆滑突起阵列的构造。

图3为圆滑凹陷阵列的构造。

图4为圆顶火山结构的构造。

图5为平顶火山结构的构造。

图6为二次曝光后所得到的结构。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。下述实施例中，利用扫描电子显微技术对目标材料的微纳米结构进行表征，利用原子力显微镜对材料的表面光滑度。

实施例1、制备表面具有波浪形结构的材料

1)在Si衬底上涂覆PMMA得到电子抗蚀剂层，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的PMMA层用电子束曝光，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；所得图案如图1(a)所示，其中曝光图案为黑色区域；图1(b)的曝光图案为图1(a)黑色短线指示区域曝光后PMMA结构截面图，其中，该截面图下部为硅衬底，上部为PMMA。

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上，当甩胶机的转速达到3000转/分钟时涂覆苯甲醚，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

4)将Ag、金或铜用磁控溅射方法(溅射功率为8kW，溅射气压为0.5Pa)沉积到所述步骤3)得到的苯甲醚层之上，得到目标材料层；该目标材料层的截面图如图1(c)所示，其中，黄色区域为目标材料金属沉积层；

5)将所述步骤4)得到的目标材料层用环氧树脂(德国产G1型)粘附在另一块Si或石英玻璃衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

图1(d)为曝光面积百分比为50％，33％时构造出的波浪形金属结构的低倍扫描电子显微像。

图1(e-i)为图1(d)构造出的波浪形金属结构的倾斜52度的高倍扫描电子显微像。

由图1可知，最为常见的光栅结构，在经过甩胶机旋涂苯甲醚后，形成了波浪形的结构。通过镀膜和剥离，可以将波浪形的形貌转移到目标材料金属上。随着曝光区域占周期的比例不同，可得到不同形貌的波浪形结构。对于曝光条纹比较窄的情况，最终结构更像是圆滑了的矩形突起。随着曝光面积的加大，条纹的深度逐渐变浅，并逐渐呈现出正弦波状的截面形状。

实施例2、制备表面具有圆滑突起结构的材料

1)在Si衬底上涂覆PMMA得到电子抗蚀剂层，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的PMMA层用电子束曝光，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；所得图案如图2(a)所示，其中曝光图案为蓝色区域；图2(b)的曝光图案为图2(a)黑色短线指示区域曝光后PMMA结构截面图，其中，该截面图下部为硅衬底，上部为PMMA。

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上，当甩胶机的转速达到3000转/分钟时涂覆苯甲醚，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

4)将Ag、金或铜用磁控溅射方法(溅射功率为8kW，溅射气压为0.5Pa)沉积到所述步骤3)得到的苯甲醚层之上，得到目标材料层；该目标材料层的截面图如图2(c)所示，其中，黄色区域为目标材料金属沉积层；

5)将所述步骤4)得到的目标材料层用环氧树脂(德国产G1型)粘附在另一块Si或石英玻璃衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

图2(d)和图2(g)为所获得的金属结构的俯视电子显微图像。图2(e)和(h)为所获得结构的52度倾斜电子显微图像。

图2(f)和(i)为所获得结构的52度倾斜高倍扫描电子显微像。

当对普通的圆点阵列进行曝光后，在PMMA层中留下柱状的空气孔洞阵列。经过甩胶机涂苯甲醚后，柱状的结构圆滑后呈现出平滑的凹陷结构的阵列。最后转移到金属上时，呈现出的是一个个圆滑的突起形成的阵列。图示中的结构最小直径大约是600纳米，周期为1微米。通过降低PMMA层的厚度，可以将结构的尺度做得更小，但会相应地降低突起的高度。

实施例3、制备表面具有圆滑凹陷阵列结构的材料

1)在Si衬底上涂覆PMMA得到电子抗蚀剂层，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的PMMA层用电子束曝光，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；所得图案如图3(a)所示，其中曝光图案为蓝色区域；图3(b)的曝光图案为图3(a)黑色短线指示区域曝光后PMMA结构截面图，其中，该截面图下部为硅衬底，上部为PMMA。

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上，当甩胶机的转速达到3000转/分钟时涂覆苯甲醚，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

4)将Ag、金或铜用磁控溅射方法(溅射功率为8kW，溅射气压为0.5Pa)沉积到所述步骤3)得到的苯甲醚层之上，得到目标材料层；该目标材料层的截面图如图3(c)所示，其中，黄色区域为目标材料金属沉积层；

5)将所述步骤4)得到的目标材料层用环氧树脂(德国产G1型)粘附在另一块Si或石英玻璃衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

图3(d-f)为所获得结构的52度倾斜低倍电子显微图像。

图3(f、i)为所获得结构的52度倾斜高倍扫描电子显微像。

选择曝光圆点阵列周围的区域，在衬底上留下圆柱状的PMMA结构阵列。经过甩胶机涂苯甲醚后，将留下一个个圆滑后的PMMA丘陵状突起形成的阵列。最后转移到金属表面，就成为了类似蜂窝状的，由一个个圆滑的凹陷排列形成的阵列。之所以出现凹陷之间并不独立，而是有所交叠，是因为苯甲醚液体对单个PMMA圆柱的平滑作用比较大，形成的PMMA丘陵结构展宽比较厉害。

实施例4、制备表面具有圆顶火山结构的材料

1)在Si衬底上涂覆PMMA得到电子抗蚀剂层，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的PMMA层用电子束曝光，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；所得图案如图4(a)所示，其中曝光图案为蓝色区域；图4(b)的曝光图案为图4(a)黑色短线指示区域曝光后PMMA结构截面图，其中，该截面图下部为硅衬底，上部为PMMA。

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上，当甩胶机的转速达到3000转/分钟时涂覆苯甲醚，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

4)将Ag、金或铜用磁控溅射方法(溅射功率为8kW，溅射气压为0.5Pa)沉积到所述步骤3)得到的苯甲醚层之上，得到目标材料层；该目标材料层的截面图如图4(c)所示，其中，黄色区域为目标材料金属沉积层；

5)将所述步骤4)得到的目标材料层用环氧树脂(德国产G1型)粘附在另一块Si或石英玻璃衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

图4(d-f)为所获得结构的52度倾斜低倍电子显微图像。

图4(f、i)为所获得结构的52度倾斜高倍扫描电子显微像。

当曝光一个比较窄的环形区域时，经过甩胶机涂苯甲醚后，周围被溶解的PMMA会填充这个环形结构，形成缓变的凹陷。如果将这个结构转移到金属上，就能够形成一个边缘圆滑的火山状结构。结构的中心呈现出一个圆滑的凹陷，并且没有明显的边界，而是平滑地连接了周围的弧面结构。

实施例5、制备表面具有平顶火山结构的材料

1)在Si衬底上涂覆PMMA得到电子抗蚀剂层，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的PMMA层用电子束曝光，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；所得图案如图5(a)所示，其中曝光图案为蓝色区域；图5(b)的曝光图案为图5(a)黑色短线指示区域曝光后PMMA结构截面图，其中，该截面图下部为硅衬底，上部为PMMA。

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上，当甩胶机的转速达到3000转/分钟时涂覆苯甲醚，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

4)将Ag、金或铜用磁控溅射方法(溅射功率为8kW，溅射气压为0.5Pa)沉积到所述步骤3)得到的苯甲醚层之上，得到目标材料层；该目标材料层的截面图如图5(c)所示，其中，黄色区域为目标材料金属沉积层；

5)将所述步骤4)得到的目标材料层用环氧树脂(德国产G1型)粘附在另一块Si或石英玻璃衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

图5(d-f)为所获得结构的52度倾斜低倍电子显微图像。

图5(g-i)为所获得结构的52度倾斜高倍扫描电子显微像。

如果曝光的环形区域比较宽，平滑后的结构边缘不能填充到曝光区域的中心，留下一段没有被PMMA填充的区域。当把这个结构转移到金属上后，就可以得到顶部平滑的火山状结构(图5)。由图5可知，与结构平整的顶部对比，在结构的中央形成了相当完美的近似光滑球面结构。

实施例6、制备表面具有突起渐变结构的材料

1)在Si衬底上涂覆PMMA得到电子抗蚀剂层，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的PMMA层用电子束曝光，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；所得图案如图6(a)所示，其中曝光图案为蓝色区域；图6(b)的曝光图案为图6(a)黑色短线指示区域曝光后PMMA结构截面图，其中，该截面图下部为硅衬底，上部为PMMA。

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上，当甩胶机的转速达到3000转/分钟时，涂覆苯甲醚，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；所得截面图像如图6(c)所示；

4)之后进行二次曝光，曝光图案如图6(d)所示，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；将Ag、金或铜用磁控溅射方法(溅射功率为8kW，溅射气压为0.5Pa)沉积到所述苯甲醚层之上，得到目标材料层；该目标材料层的截面图如图6(e)所示，其中，黄色区域为目标材料金属沉积层；

5)将所述步骤4)得到的目标材料层用环氧树脂(德国产G1型)粘附在另一块Si或石英玻璃衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

图6(f)和(h)为所获得金属结构的俯视电子显微图像。

图6(g)和(i)为所获得金属结构的52度倾斜扫描电子显微像。

该方法是在首先构造出平滑的突起结构上，继续进行二次曝光，构造出既有平滑结构部分，也有陡峭结构部分的PMMA结构。由图6(a)-(i)可知，该材料的表面形貌同时包含了原有的渐变结构的部分，也包含了二次曝光后形成的边缘陡直部分。

实施例7、制备表面具有突起渐变结构的材料

1)在Si衬底上涂覆PMMA得到电子抗蚀剂层，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的PMMA层用电子束曝光，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；所得图案如图6(j)所示，其中曝光图案为蓝色区域；图6(k)的曝光图案为图6(j)黑色短线指示区域曝光后PMMA结构截面图，其中，该截面图下部为硅衬底，上部为PMMA。

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上，当甩胶机的转速达到3000转/分钟时，涂覆苯甲醚，并在170℃温度(升温速率为20℃/min)下烤胶30min；所得截面图像如图6(1)所示；

4)之后进行二次曝光，曝光图案如图6(m)所示，用甲基异丁基甲酮(MIBK)∶异丁醇＝1∶3的显影液进行显影，用酒精冲洗进行定影；将Ag、金或铜用磁控溅射方法(溅射功率为8kW，溅射气压为0.5Pa)沉积到所述苯甲醚层之上，得到目标材料层；该目标材料层的截面图如图6(n)所示，其中，黄色区域为目标材料金属沉积层；

将所述步骤4)得到的目标材料层用环氧树脂(德国产G1型)粘附在另一块Si或石英玻璃衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

图6(o)和(q)为所获得金属结构的俯视电子显微图像。

图6(p)和(r)为所获得金属结构的52度倾斜扫描电子显微像。

该方法是在首先构造出平滑的凹陷结构上，继续进行二次曝光，构造出既有平滑结构部分，也有陡峭结构部分的PMMA结构。由图6(j)-(r)可知，该材料的表面形貌同时包含了原有的渐变结构的部分，也包含了二次曝光后形成的边缘陡直部分。

Claims (21)

1.一种制备具有渐变表面微纳米结构的材料的方法，依次包括如下步骤：

1)在衬底上涂覆电子抗蚀剂得到电子抗蚀剂层，并烤胶；

2)将所述步骤1)烤胶完毕的电子抗蚀剂层用电子束曝光，显影，定影；

3)在所述步骤2)定影完毕的电子抗蚀剂层上涂覆苯甲醚得到苯甲醚层，并烤胶；所述涂覆苯甲醚的方法为旋涂法，转速为3000rpm；

4)将目标材料沉积到所述步骤3)得到的苯甲醚层之上，得到目标材料层；

5)将所述步骤4)得到的目标材料层粘附在另一块衬底上；

6)将所述步骤4)得到的目标材料层与所述电子抗蚀剂层进行剥离，得到所述具有渐变表面微纳米结构的材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述构成衬底的材料为单晶硅或B掺杂的单晶硅或P掺杂的单晶硅；所述电子抗蚀剂为聚甲基丙烯酸甲酯；

所述步骤4)中，所述目标材料选自金属、半导体和绝缘材料中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述衬底的厚度为0.1-10mm，所述电子抗蚀剂层的厚度为30-1000nm；

所述步骤4)中，所述目标材料层的厚度为200nm-100微米。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述衬底的厚度为0.18mm

所述步骤4)中，所述目标材料层的厚度为1微米。

5.根据权利要求1或2任一所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述涂覆电子抗蚀剂的方法为旋涂法，转速为1000-6000转/分钟；所述烤胶步骤的升温速率为10-50℃/min，升温完毕后的温度为150-200℃，时间为10-60分钟；

所述步骤3)中，烤胶步骤的温度为150-200℃，时间为10-60分钟；

所述步骤4)中，沉积的方法为磁控溅射法；所述磁控溅射方法中，溅射功率为5-15kW；溅射气压为0.1-2Pa。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述涂覆电子抗蚀剂的方法为旋涂法，转速为3000转/分钟；所述烤胶步骤的升温速率为20℃/min，升温完毕后的温度为170℃，时间为30分钟；

所述步骤3)中，烤胶步骤的温度为170℃，时间为30分钟；

所述步骤4)中，沉积的方法为磁控溅射法；所述磁控溅射方法中，溅射功率为8kW；溅射气压为0.5Pa。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述涂覆电子抗蚀剂的方法为旋涂法，转速为1000-6000转/分钟；所述烤胶步骤的升温速率为10-50℃/min，升温完毕后的温度为150-200℃，时间为10-60分钟；

所述步骤3)中，烤胶步骤的温度为150-200℃，时间为10-60分钟；

所述步骤4)中，沉积的方法为磁控溅射法；所述磁控溅射方法中，溅射功率为5-15kW；溅射气压为0.1-2Pa。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述涂覆电子抗蚀剂的方法为旋涂法，转速为3000转/分钟；所述烤胶步骤的升温速率为20℃/min，升温完毕后的温度为170℃，时间为30分钟；

所述步骤3)中，烤胶步骤的温度为170℃，时间为30分钟；

所述步骤4)中，沉积的方法为磁控溅射法；所述磁控溅射方法中，溅射功率为8kW；溅射气压为0.5Pa。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述涂覆电子抗蚀剂的方法为旋涂法，转速为1000-6000转/分钟；所述烤胶步骤的升温速率为10-50℃/min，升温完毕后的温度为150-200℃，时间为10-60分钟；

所述步骤3)中，烤胶步骤的温度为150-200℃，时间为10-60分钟；

所述步骤4)中，沉积的方法为磁控溅射法；所述磁控溅射方法中，溅射功率为5-15kW；溅射气压为0.1-2Pa。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述涂覆电子抗蚀剂的方法为旋涂法，转速为3000转/分钟；所述烤胶步骤的升温速率为20℃/min，升温完毕后的温度为170℃，时间为30分钟；

所述步骤3)中，烤胶步骤的温度为170℃，时间为30分钟；

所述步骤4)中，沉积的方法为磁控溅射法；所述磁控溅射方法中，溅射功率为8kW；溅射气压为0.5Pa。

11.根据权利要求1-2任一所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述粘附步骤是在真空条件下进行的。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述真空条件的真空度为0.5Pa。

13.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述粘附步骤是在真空条件下进行的。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述真空条件的真空度为0.5Pa。

15.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述粘附步骤是在真空条件下进行的。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述真空条件的真空度为0.5Pa。

17.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述粘附步骤是在真空条件下进行的。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述真空条件的真空度为0.5Pa。

19.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述粘附步骤是在真空条件下进行的。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述真空条件的真空度为0.5Pa。

21.权利要求1-20任一所述方法制备得到的具有高度渐变表面微纳米结构的材料。

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