CN102955357A - 纳米压印复合模板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米压印复合模板及其制备方法；所述复合模板为三层粘接结构，上层为高弹性模量PDMS层，中层为低弹性模量PDMS层，下层为塑料板或玻璃板，所述高弹性模量PDMS层的上表面具有微纳米压印结构；所述复合模板的制备方法包括以下步骤：1）在母模板表面旋涂抗粘剂；2）在母模板上旋涂高弹性模量PDMS；3）在高弹性模量PDMS上浇注低弹性模量PDMS；4）在低弹性模量PDMS上粘附塑料板或玻璃板；5）固化PDMS后与母模板分离，形成复合模板。本发明的纳米压印复合模板硬度高，弹性模量可达80MPa，既具有软模板能够形变并进行大面积压印的优点，又具有硬模板硬度高，能够精确复制高精度结构的优点。
Description
技术领域
本发明属于微纳米器件制作技术领域，具体涉及一种纳米压印复合模板及其制备方法。
背景技术
纳米压印技术，是微纳米器件制作工艺中的一个重要技术，纳米压印技术最早由Stephen Y Chou教授在1995年率先提出，这是一种不同与传统光刻技术的全新图形转移技术。纳米压印技术的定义为：不使用光线或者辐照使光刻胶感光成形，而是直接在硅衬底或者其它衬底上利用物理学的机理构造纳米尺寸图形。
PDMS模板是一种简单方便的纳米压印模板复制材料，通常由本体材料和固化剂按一定比例混合而成，去除气泡后浇注在母模板表面，通过加热固化成弹性硅橡胶材料的工作模板，该种纳米压印模板用于大面积紫外纳米压印具有如下优点：
1、成本低，可以从母模板反复复制PDMS模板；
2、本身具有弹性，受环境中污染粒子影响小，模板寿命长；
3、固化后表面具有缩水性，用于纳米压印无需抗粘处理；
4、柔性PDMS工作模板可以在大面积纳米压印中紧密结合基底不平整表面。
但是，普通PDMS模板在纳米压印应用中也造成很多问题：
1）普通PDMS模板的弹性模量为2~3MPa，在复制高密度或者高深宽比的结构时，由于表面能的作用，结构容易坍塌，并且结构的边角容易变形钝化，无法忠实复制高精度结构；
2）普通PDMS模板在压力作用下容易变形，在压印过程中结构和模板形状变形过大。
因此，需要提高PDMS模板的硬度，使其既具有软模板能够形变并进行大面积压印的优点，又具有硬模板硬度高，能够精确复制高精度结构的优点。现有一些文献中发表了高硬度PDMS模板，弹性模量在12MPa左右，但是硬度依然无法达到高精度纳米压印的要求，而且储存时间短，使用过程复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种纳米压印复合模板及其制备方法，大大提高PDMS模板的硬度，使其既具有软模板能够形变并进行大面积压印的优点，又具有硬模板硬度高，能够精确复制高精度结构的优点。
本发明的纳米压印复合模板，所述复合模板为三层粘接结构，上层为高弹性模量PDMS层，中层为低弹性模量PDMS层，下层为塑料板或玻璃板，所述高弹性模量PDMS层的上表面具有微纳米压印结构。
进一步，所述塑料板为PET板或PC板。
进一步，所述高弹性模量PDMS层的弹性模量为9~12Mpa，所述低弹性模量PDMS层的弹性模量为2~3Mpa。
本发明的纳米压印复合模板的制备方法，包括以下步骤：
1）在母模板表面旋涂抗粘剂；
2）在母模板上旋涂高弹性模量PDMS；
3）在高弹性模量PDMS上浇注低弹性模量PDMS；
4）在低弹性模量PDMS上粘附塑料板或玻璃板；
5）固化PDMS后与母模板分离，形成复合模板。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的纳米压印复合模板硬度高，弹性模量可达80Mpa，是普通PDMS模板的30~40倍，并且其本身包含PDMS层，具有一定的弹性，因此本发明的纳米压印复合模板既具有软模板能够形变并进行大面积压印的优点，又具有硬模板硬度高，能够精确复制高精度结构的优点，保证了纳米压印工艺的精度要求；
2、本发明的纳米压印复合模板使用简单，使用时无须表面抗粘处理，可以直接压印，脱模不粘胶。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的纳米压印复合模板的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1为本发明的纳米压印复合模板的结构示意图，如图所示，本发明的纳米压印复合模板为三层粘接结构，上层为高弹性模量PDMS层1，中层为低弹性模量PDMS层2，下层为塑料板或玻璃板3，所述高弹性模量PDMS层1的上表面具有微纳米压印结构；高弹性模量PDMS层1为模具层，其上表面的微纳米压印结构是从母模板上复制得到的。
本发明的纳米压印复合模板中，下层主要起到托片的作用，增加复合模板的硬度，根据压印设备的要求，下层可以选择塑料板或玻璃板，塑料板可以选择高紫外光通过率的PET板或PC板等。
所述高弹性模量PDMS层1的弹性模量为9~12Mpa，所述低弹性模量PDMS层2的弹性模量为2~3Mpa。
本发明的纳米压印复合模板的制备方法，包括以下步骤：
1）在母模板表面旋涂抗粘剂；
2）在母模板上旋涂高弹性模量PDMS；
3）在高弹性模量PDMS上浇注低弹性模量PDMS；
4）在低弹性模量PDMS上粘附塑料板或玻璃板；
5）固化PDMS后与母模板分离，形成复合模板。
本发明的纳米压印复合模板硬度高，弹性模量可达80Mpa，是普通PDMS模板的30~40倍，并且其本身包含PDMS层，具有一定的弹性，因此本发明的纳米压印复合模板既具有软模板能够形变并进行大面积压印的优点，又具有硬模板硬度高，能够精确复制高精度结构的优点，保证了纳米压印工艺的精度要求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (4)
1.一种纳米压印复合模板，其特征在于：所述复合模板为三层粘接结构，上层为高弹性模量PDMS层，中层为低弹性模量PDMS层，下层为塑料板或玻璃板，所述高弹性模量PDMS层的上表面具有微纳米压印结构。
2.根据权利要求1所述的纳米压印复合模板，其特征在于：所述塑料板为PET板或PC板。
3.根据权利要求1或2所述的纳米压印复合模板，其特征在于：所述高弹性模量PDMS层的弹性模量为9~12Mpa，所述低弹性模量PDMS层的弹性模量为2~3Mpa。
4. 权利要求1至3任意一项所述的纳米压印复合模板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）在母模板表面旋涂抗粘剂；
2）在母模板上旋涂高弹性模量PDMS；
3）在高弹性模量PDMS上浇注低弹性模量PDMS；
4）在低弹性模量PDMS上粘附塑料板或玻璃板；
5）固化PDMS后与母模板分离，形成复合模板。
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