CN103576448A

CN103576448A - 一种利用纳米压印制备多孔减反射薄膜的方法

Info

Publication number: CN103576448A
Application number: CN201310544459.3A
Authority: CN
Inventors: 郭旭
Original assignee: Wuxi Imprint Nano Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Imprint Nano Technology Co Ltd
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明属于微纳米加工与应用领域，具体涉及一种利用纳米压印制备多孔减反射薄膜的方法。首先通过电子束曝光技术(EBL)制备所需结构的母模板A(比如400nm周期点阵结构，点直径200nm)；其次利用电子束蒸发镀膜设备在模板A表面蒸镀20nm的金属Ni；将镀有20nm金属Ni的模板A放入配置好的电镀液中，利用电镀生长一层100-300微米厚的Ni层；将生长好的Ni层与模板A分开，得到与模板A结构相反的金属Ni模板B(400nm周期孔阵结构，孔直径200nm)；利用金属Ni模板B压印所需的薄膜，比如PMMA膜，PET膜等等，得到所需的减反增透薄膜。本发明制备的薄膜能减少可见光、红外波段的反射，可以很好地应用在很多减反增透的领域。

Description

一种利用纳米压印制备多孔减反射薄膜的方法

技术领域

本发明属于微纳米加工与应用领域，具体涉及用纳米压印、化学电镀方法制备多孔减反射薄膜的技术。

背景技术

减反射技术是通过一定的手段使得衬底材料的反射率降低，随着经济与技术的发展，它的应用越来越广泛。很多光学元件比如透镜、棱镜，要增加这些元件的透光量，减少它的表面反射率，最简单的方法就是在表面增加一层增透膜。寻找新材料、设计新的膜系，利用简单稳定的工艺或者高的膜成品率已经成为增透膜制造的重要问题。在太阳能利用领域，如果希望增加太阳能的利用效率，一个重要的方法就是降低衬底表面的反射率，增加可见光红外波段的吸收。随着城市的发展，越来越多的玻璃幕墙被使用，美观的同时也带来了许多问题，比如光污染的问题。光污染是意外交通事故的凶手之一，另外长期生活在光污染下的人们容易产生视力低下、头昏目眩、心悸等类似神经衰弱的症状，继而诱发其他的疾病。因此寻找一种简单、低成本的方法制备减反射膜变得越来越重要。

纳米压印技术由Stephen Y Chou教授在1995年提出，技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点。纳米压印技术既拥有大规模工业生产所必须的高产出率、低成本的优势，同时具备了电子束直写等技术才能达到的高分辨率。它的出现和快速发展迅速引起了全世界科研和生产部门的广泛重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用纳米压印方法制备多孔减反射薄膜的方法，该方法能够获得面积大、成品率高的减反射膜。

本发明采用的技术方案如下：

一种利用纳米压印制备多孔减反射薄膜的方法，具体的制备步骤如下：

a)利用电子束曝光技术(EBL)制备纳米压印母模板A；

b)在纳米压印母模板A表面利用电子束蒸发镀膜设备蒸镀一层20nm厚的金属Ni；

c)配置好电镀液，将步骤b)制备的母模板A放置电镀液中进行电镀，经过适当时间，得到100-300微米厚金属Ni镀层；

d)将金属Ni镀层与母模板A分开，得到与母模板A结构相反的金属Ni模板B，金属Ni模板B模板在纳米压印中可以多次重复利用，表面清洁方便；

e)将金属Ni模板B放置在待压印薄膜上（PMMA或者PET薄膜），然后一起放入纳米压印机器；选择热压印模式，在一定的压力和温度下开始压印；

f)压印所需时间后，分离待压薄膜与金属Ni模板B，即得到所需的多孔透明薄膜C。

其中，所述步骤e)中的压力为0.6MPa，温度为180℃-210℃，步骤f)中压印时间为5min。

本发明结合纳米压印技术与电化学镀膜技术制备了可以重复多次使用、强度高、分辨率高的纳米压印模板，并利用模板压印出多孔减反射薄膜，这种薄膜能减少可见光、红外波段的反射，可以很好地应用在很多减反增透的领域，比如光学元件、太阳能等方面。使用本发明方法制备多孔薄膜具有以下有益效果：（1）纳米压印技术具有低成本、高产率、高分辨率的优点，可以压印从几纳米到几百微米的结构尺寸；（2）电化学镀膜得到的Ni模板结构均匀，金属层致密，可以长时间多次应用于热纳米压印技术，且易于清洗模板表面，能够多次使用；（3）制备的多孔薄膜面积大，结构均匀，可以达到常用硅片面积。

附图说明

图1为本发明制备金属Ni纳米压印模板的流程示意图；1-20nm蒸发镀膜Ni层；2-EBL制备的硅模板A；3-电镀出的100-300微米厚金属Ni模板。

图2为金属Ni模板热压印待压薄膜的流程示意图；4-待压印薄膜(如PMMA、PET)；5-压印好的减反增透薄膜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

（一）400nm周期纳米压印金属Ni模板的制备：

a)使用电子束曝光技术(EBL)制备400nm周期硅孔阵模板A，孔直径为200nm；

b)在硅模板A上利用电子束蒸发镀膜设备蒸镀20nm金属Ni层，镀膜速率为0.2nm/s；

c)配置好电镀液，主要成分：NiSO₄·6H₂O/H₃BO₃。将镀好20nm Ni层的硅模板A放置在电镀液中，50℃电镀6小时。

d)将硅模板A与电镀的Ni层分开，得到400nm周期金属点阵Ni模板B。

（二）400nm周期金属Ni模板B压印PMMA的方法如下:

a)将400nm周期金属Ni模板B放置在PMMA薄膜上，将其放入纳米压印机器；

b)选择热压印模式，0.6MPa，180℃，压印时间为5min；

c)分离PMMA薄膜与压印金属Ni模板B，得到所需的400nm周期孔阵PMMA薄膜；

实施例2

（一）600nm周期纳米压印金属Ni点阵模板的制备：

a)使用电子束曝光技术(EBL)制备600nm周期硅孔阵模板A，孔直径为300nm；

c)配置好电镀液，主要成分：NiSO₄·6H₂O/H₃BO₃。将镀好20nm Ni层的硅模板A放置在电镀液中，50℃电镀6小时；

d)将模板A与电镀Ni分开，得到600nm周期金属点阵Ni模板B。

（二）600nm周期金属Ni模板B压印PET的方法如下:

a)将600nm周期金属Ni模板B放置在PET薄膜上，将其放入纳米压印机器；

b)选择热压印模式，0.6MPa，210℃，压印时间为5min；

c)分离PET薄膜与压印模板B，得到所需的600nm周期孔阵PET薄膜。

Claims

1.一种利用纳米压印制备多孔减反射薄膜的方法，其特征在于，具体的制备步骤如下：

a)利用电子束曝光技术制备纳米压印母模板A；

c)配置好电镀液，将步骤b)制备的母模板A放置电镀液中进行电镀，经过适当时间，得到金属Ni镀层；

d)将金属Ni镀层与母模板A分开，得到与母模板A结构相反的金属Ni模板B；

e)将金属Ni模板B放置在待压印薄膜上，然后一起放入纳米压印机器；选择热压印模式，在一定的压力和温度下开始压印；

2.根据权利要求1所述的一种利用纳米压印制备多孔减反射薄膜的方法，其特征在于，所述步骤c)的金属Ni镀层厚度为100-300微米。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用纳米压印制备多孔减反射薄膜的方法，其特征在于，步骤e)中的压力为0.6MPa，温度为180℃-210℃，步骤f)中压印时间为5min。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用纳米压印制备多孔减反射薄膜的方法，其特征在于，所述待压印薄膜为PMMA或者PET薄膜。