CN103663355A - 光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，包括涂覆光刻胶、曝光、显影、沉积、除胶等十个步骤，这十个步骤是首先通过多层二维图形制备技术制备塔形的锥体雏形，然后在通过沉积补形得到锥体维纳结构，多层二维图形制备技术得到规则的塔形的锥体雏形，沉积补形形成锥体微纳结构的各个侧面，得到锥体微纳结构，这种制备方法能够克服化学腐蚀速率差异产生的结构缺陷问题，能够得到预先设计的锥体微纳结构，准确性较高。

Description

光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法

技术领域

本发明涉及微纳加工的技术领域，特别是涉及一种光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法。

背景技术

几何尺寸达到以微米和纳米计量的微细加工（或称微纳加工），对现代科学技术和工业有重大的意义。在当今社会，微电子技术已经渗透到一切现代技术乃至社会生活的各个领域。微电子技术的核心是超大规模集成电路技术，而超大规模基础电路技术的基础是材料的微纳结构。所以，微纳加工技术与微纳米器件的开发息息相关，相互促进。目前主要的微纳加工技术包括广义光刻加工技术、聚焦离子束加工技术、扫描探针加工技术纳米压印加工技术等。

在半导体技术和微电子制造工艺中，结构的尺寸变得越来越小，形状也变得多种多样，这就用到三维微纳加工技术。近年来，在光致发光领域，提出了利用规则的微米或纳米级的锥体微纳结构提高光致发光器件的发光效率的课题，如何制备规则的锥体微纳结构成为最为关键的问题。

然而，传统的三维微纳加工技术主要通过化学腐蚀的方法，对特定晶型的材料对优先解离面进行腐蚀而得到特定的三维结构。以硅的常见晶面(100)、(110)和(111)为例，它们在氢氧化钾中的腐蚀速率之比为(110):(100):(111)=400:200:1。由于晶面之间的夹角不同，这种依赖于晶面的腐蚀速率差异将会造成不同的腐蚀剖面结构。因此，这种三维微纳加工技术的准确性较低，很难得到所预先设计的三维微纳结构。特别是多边形的锥体结构，更不能用这种方法制作。因此，目前的三维微纳加工方法的准确性较低，难以得到能够应用于光致发光器件的规则的锥体微纳结构。

发明内容

基于此，提供一种准确性较高的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法。

一种光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在基板上涂覆光刻胶形成第一光刻胶层；

步骤二：对所述基板进行曝光，以在所述第一光刻胶层上形成第一光刻图形，所述第一光刻图形为正多边形；

步骤三：使用显影液进行显影，以在所述第一光刻胶层上形成横截面的形状与所述第一光刻图形相同的第一微孔；

步骤四：在所述第一微孔中沉积材料形成第一微纳结构；

步骤五：除去剩余的光刻胶；

步骤六：重复所述步骤一至步骤五，在所述第一微纳结构上形成依次层叠的、尺寸依次减小的多个第二微纳结构，所述第一微纳结构和所述多个第二微纳结构形成塔形的锥体雏形；

步骤七：重复所述步骤一及步骤二以在所述基板上形成第二光刻胶层及在所述第二光刻胶层上形成第二光刻图形，所述第二光刻图形与所述第一光刻图形相邻且一个边与所述第一光刻图形的一个边重合，重复所述步骤四以在所述第二光刻胶层上形成横截面的形状与所述第二光刻图形相同的第二微孔；

步骤八：在所述塔形的锥体雏形的侧面上沉积材料及在所述第二微孔上沉积材料部分填满所述第二微孔，以形成所述锥体微纳结构的一个侧面；

步骤九：重复所述步骤七和步骤八，形成所述锥体微纳结构的各个侧面，得到所述锥体微纳结构；及

步骤十：除去剩余的光刻胶。

在其中一个实施例中，所述第一光刻图形为正三角形或正方形，所述锥体微纳结构为正三棱锥形或金字塔形。

在其中一个实施例中，所述第二微纳结构的个数为四个，所述第一微纳结构与所述四个第二微纳结构的底面边长比为2.55~3.3:2~2.67:1.53~2:1~1.3:0.5~0.66。

在其中一个实施例中，所述第二光刻图形为由一个长方形和一个等腰梯形组合形成，所述等腰梯形的上底边与所述第一光刻图形的一个边重合，所述等腰梯形的下底边与所述长方形的一个边重合，所述等腰梯形的两个腰的延长线穿过所述第一光刻图形的中心。

在其中一个实施例中，所述第二微纳结构的高度与所述第一微纳结构的高度相等，且为所述锥体微纳结构的高的1/4、1/5或1/6。

在其中一个实施例中，所述锥体微纳结构的侧面与底面形成的锐角为10°~70°。

在其中一个实施例中，所述步骤二、步骤六及步骤七中，采用的曝光光源为近紫外光、深紫外光、极紫外光、X射线、电子束或离子束，所述曝光的曝光能量为100mJ/cm²~2000J/cm²，曝光焦距为0.1~1μm。

在其中一个实施例中，所述步骤三、步骤四及步骤七中，显影液为氢氧化钾溶液、四甲基氢氧化铵溶液或二甲苯溶液，显影的时间为1s~100s。

在其中一个实施例中，所述步骤五、步骤六和步骤十中，采用等离子去胶技术或采用溶剂溶解除去剩余的光刻胶。

在其中一个实施例中，所述采用溶剂溶解除去剩余的光刻胶的方法为在超声波功率为10KHZ~1000KHZ、温度为40℃~80℃下，在溶剂中超声处理10分钟~100分钟。

上述光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法首先通过多层二维图形制备技术制备塔形的锥体雏形，然后在通过沉积补形得到锥体维纳结构，多层二维图形制备技术得到规则的塔形的锥体雏形，沉积补形形成锥体微纳结构的各个侧面，得到锥体微纳结构，这种制备方法能够克服化学腐蚀速率差异产生的结构缺陷问题，能够得到预先设计的锥体微纳结构，准确性较高。

附图说明

图1为一实施方式的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法的流程图；

图2~10为一实施方式的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法的流程示意图；

图11~16为另一实施方式的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1，一实施方式的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，包括如下步骤：

步骤S110：在基板上涂覆光刻胶形成第一光刻胶层。

请同时参阅图2，基板110为发光玻璃、发光透明玻璃陶瓷或发光透明陶瓷等。基板110的形状和厚度可以根据光致发光器件的要求设定。本实施方式中，基板110为方形板，厚度为0.1厘米。首先对基板110进行清洗并干燥后在进行涂覆光刻胶。

光刻胶采用邻叠氮萘醌类光刻胶、聚乙烯醇肉桂酸酯光刻胶、交联剂双叠氮类光刻胶或聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶。优选为邻叠氮萘醌类光刻胶和聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶，这两种正性光刻胶具有较高的分辨率，有利于形成纳米或微米级图形。

采用旋涂的方法涂覆光刻胶。基板110的旋转速度优选为500rpm，以获得较为均匀的第一光刻胶层120。

第一光刻胶层120的厚度为锥体微纳结构的高的1/4、1/5或1/6。

步骤S120：对基板进行曝光，以在第一光刻胶层上形成第一光刻图形，第一光刻图形为正多边形。

请同时参阅图2，本实施方式中，第一光刻图形130为正三角形。在其他实施方式中，第一光刻图形130可以为正方形或正六边形等正多边形。

曝光的光源为近紫外光、深紫外光、极紫外光、X射线、电子束或离子束。

光刻胶为邻叠氮萘醌类光刻胶时，通过近紫外光、深紫外光或极紫外光进行曝光；光刻胶为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光刻胶时，通过X射线进行曝光。

曝光步骤的曝光能量100mJ/cm²~2000J/cm²，曝光焦距为0.1~1μm，以得到要求的分辨率和大小的图形。

步骤S130：使用显影液进行显影，以在第一光刻胶层上形成横截面的形状与第一光刻图形相同的第一微孔。

显影工艺的控制非常重要，若控制不当，影响第一微孔（图未示）的形状，进而会影响最终得到锥体微纳结构的形状。

显影液采用氢氧化钾（KOH）溶液、四甲基氢氧化铵（TMAN）或二甲苯溶液。将曝光后的基板110放置于氢氧化钾溶液、四甲基氢氧化胺溶液二甲苯溶液中浸泡1s~100s，在第一光刻胶层110上形成横截面的形状与第一光刻图形130相同的第一微孔。第一微孔的横截面为正三角形、正方形或正六边形等正多边形。本实施方式中，第一微孔的横截面为正三角形。

显影的时间为1s~100s，能够显影完全以避免显影不够造成第一微孔的侧壁不垂直和避免过度显影而造成靠近第一微孔的光刻胶溶解而形成台阶，从而影响最终的锥体微纳结构的形状的现象。

步骤S140：在第一微孔中沉积材料形成第一微纳结构。

可以采用磁控溅射沉积技术、热蒸镀沉积技术、化学气相沉积技术或外延沉积技术进行沉积。

请同时参阅图3，本实施方式中，第一微纳结构140是横截面为正三角形的柱体。在其他实施方式中，第一微纳结构140可以是横截面为正六边形的柱体，或为长方体或立方体等。微纳结构是指具有一定形状、尺寸为微米或纳米级的立体结构。例如，横截面为三角形的柱体的底面边长和高的尺寸为微米级或纳米级、长方体的长、宽、高的尺寸为微米级或纳米级、立方体的边长为微米级或纳米级。第一微纳结构140的高为最终得到的锥体微纳结构的高的1/4、1/5或1/6。

沉积的材料根据需要选择，如金属银、金、金-银合金等。

步骤S150：除去剩余的光刻胶。

可以采用等离子束去胶或溶剂除去剩余的光刻胶。

等离子速去胶的方法成本较高。优选的，用溶剂溶解除去剩余的光刻胶以降低成本。优选在溶剂中进行超声处理10分钟~100分钟除去光刻胶。溶剂可以采用硫酸和双氧水的混合液、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺等。根据具体的光刻胶选择合适的溶剂，以保证将剩余的光刻胶溶解而除去，并且该溶剂对基板110和锥体微纳结构无腐蚀性。本实施方式优选丙酮作为溶剂，除去邻叠氮萘醌类光刻胶或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光刻胶。

超声处理可以加速光刻胶的溶解，提高除去光刻胶的效率。

超声波的功率优选为10KHZ~1000KHZ，处理过程的温度优选为40℃~80℃。在功率为10KHZ~1000KHZ、温度为40℃~80℃下除去光刻胶，以保证一定的效率，并保证除胶过程不降低第一微纳结构140与基板110的粘附力。

步骤S160：重复形成步骤S110至步骤S150，在第一微纳结构上形成依次层叠的、尺寸依次减小的多个第二微纳结构150，第一微纳结构和多个第二微纳结构形成塔形的锥体雏形。

请同时参阅4，在基板110上形成第一微纳结构140后，重复步骤110、步骤S120、步骤S130、步骤S140和步骤S150多次，以在第一微纳结构140上形成依次层叠的多个第二微纳结构150，第一微纳结构140和多个第二微纳结构150形成塔形的锥体雏形。

第二微纳结构150为四个。第二微纳结构150的形状与第一微纳结构140相同，高也相等，为最终得到的锥体微纳结构的高的1/4、1/5或1/6。

本实施方式中，第一微纳结构140为横截面为正三角形的柱体，第二微纳结构150也为横截面为正三角形的柱体。在其他实施方式中，当第一微纳结构140为长方体或立方体时，第二微纳结构150相应为长方体或立方体。

沿基板110至最上端的第二微纳结构150的方向，第一微纳结构140及依次层叠在第一微纳结构140上的多个第二微纳结构150的尺寸依次减小。优选的，第一微纳结构140和四个第二微纳结构150的底面边长的比为2.55~3.3:2~2.67:1.53~2:1~1.3:0.5~0.66。

第一微纳结构140和四个第二微纳结构150的中心轴线重合。四个第二微纳结构150层叠在第一微纳结构140上形成塔形的锥体雏形。该塔形的锥体雏形的三个侧面均形成等高、规则的台阶，有利于在沉积补形时形成锥体微纳结构的三个侧面，确保三个侧面的倾斜度一致。

步骤S170：重复步骤S110及步骤S120以在基板110上形成第二光刻胶层160及在第二光刻胶层160上形成第二光刻图形170，第二光刻图形170与第一光刻图形130相邻且一个边与第一光刻图形130的一个边重合，重复步骤140以在第二光刻胶层160上形成横截面的形状与第二光刻图形170相同的第二微孔180。

第二光刻图形170为六边形。六边形由长方形CDEF和等腰梯形BCFG组合形成。长方形CDEF的边CF和等腰梯形BCFG的下底边CF重叠，组成六边形BCDEFG，如图5所示。等腰梯形BCFG的上底边BG与第一光刻图形130的一个边重合，等腰梯形BCFG的下底边CF与长方形CDEF的边CF重合，等腰梯形BCFG的两个腰BC和FG的延长线穿过第一光刻图形130的中心。本实施方式中，等腰梯形BCFG的两个腰BC和FG与BG形成的钝角分别为150°以保证等腰梯形BCFG的两个腰BC和FG的延长线穿过第一光刻图形130的中心。在其他实施方式中，当第一微纳结构140为长方体或立方体时，等腰梯形BCFG的两个腰BC和FG与BG形成的钝角分别为135°。

重复步骤S110及步骤S120以在基板110上形成第二光刻胶层160及在第二光刻胶层160上形成第二光刻图形170，使第二光刻图形170的等腰梯形BCFG的两个腰BC和FG的延长线穿过第一光刻图形130的中心，从而使得第二光刻图形170的边BG与第一光刻图形130的一条边重合。

优选地，本实施方式中，第二光刻图形170为正三角形与六边形组合的图形。如图6所示，第二光刻图形170由正三角形ABG与六边形BCDEFG组合形成。正三角形ABG的边BG与正六边形BCDEF的边BG重合。等边三角形ABG的内部有四个边长依次减小的等边三角形。等边三角形ABG与其内部的四个等边三角形的中心重合，四个边长依次减小的等边三角形的边长之比为2~2.67:1.53~2:1~1.3:0.5~0.66。

在进行曝光形成第二光刻图形170时，使正三角形ABG与第一光刻图形130重叠，显影后得到第二微孔180，第二微孔180的横截面的形状与六边形BCDEFG的形状相同，如图7所示。

制备正三棱锥微纳结构时，需要在塔形的锥体雏形的基础上形成三个侧面，因此要在第一微纳结构140的三个边的方向分别形成三个第二微孔180。重复形成第二光刻图形170及第二微孔180的步骤，在第一微纳结构140底面的三个方向形成第二微孔180，三个微孔180叠加的横截面如图8所示。图8中的三条虚线CF为最终得到的锥体微纳结构的底边。等边三角形ABG的三条边与第一微纳结构140底面的三条边（即第一光刻图形130的三条边）重合能够保证三个方向的第二微孔180分别与第一微纳结构140的底面的三条边的距离相等，以提高沉积补形的准确性，得到规则的锥体微纳结构。

在其他实施方式中，当第一微纳结构140为长方体或立方体时，即制备金字塔形锥体微纳结构时，第二光刻图形170优选由正方形与六边形组合而成，如图9所示。第二光刻图形170由正方形HINO和六边形IJKLMN组成。正方形HINO的边IN与六边形IJKLMN的边IN重合。正方形HINO的边长与第一微纳结构的底面边长相等。六边形IJKLMN的边KL与IN平行，边JK和LM分别垂直于边KL。边IJ和MN与IN形成的钝角分别为135°，正方形HINO的内部有四个边长依次减小的正方形。正方形HINO与其内部的四个正方形的中心重合。

正方形HINO的四条边HI、IN、NO和OH于第一微纳结构的底面的四条边重合，显影后得到的第二微孔的横截面的形状与六边形IJKLMN的形状相同。

步骤S180：在塔形的锥体雏形的侧面上沉积材料及在第二微孔上沉积材料部分填满第二微孔，以形成锥体微纳结构的一个侧面。

得到塔形的锥体雏形后，在塔形的锥体雏形的侧面上沉积材料及在第二微孔180上沉积材料部分填满第二微孔180以形成锥体微纳结构的一个侧面。

例如，本实施方式制备正三棱锥体微纳结构，六边形BCDEFG的两点C和F的连线为正三棱锥体微纳结构的底面边长，以此为基准，以水平成一定的角度在塔形的锥体雏形的侧面上沉积材料及在第二微孔180上沉积材料填满第二微孔180的横截面为等腰梯形BCFG的部分，形成锥体微纳结构的一个侧面。

在其他实施方式中制备金字塔形锥体微纳结构时，六边形IJKLMN的两点J和M的连线为金字塔形锥体微纳结构的底面边长，以此为基准，以水平成一定的角度在塔形的锥体雏形上及第二微孔中进行沉积补形得到规则的金字塔形锥体微纳结构。

该角度为锥体微纳结构的侧面与底面形成的锐角，大小为10°~70°。

步骤S190：重复步骤S170和步骤S180，形成锥体微纳结构的各个侧面，得到锥体微纳结构100。

重复步骤S170和步骤S180，以第二微孔180。在进行沉积补形得到锥体微纳结构的另一个侧面时，第二微孔180的方向相应变换，以形成锥体微纳结构的各个侧面，得到规则的锥体微纳结构100，如图10所示。

步骤S200：除去剩余的光刻胶。

除去光刻胶，形成发光效率高的光致发光器件，如图10所示。除去光刻胶的方法同步骤S150，采用离子束去胶法或溶剂溶解法除去光刻胶。

可以理解，当需要在同一个发光基板上制备多个锥体微纳结构100时，涂覆光刻胶、曝光、显影及除去剩余的光刻的步骤可以同时进行，以提高制备效率。

上述锥体微纳结构的制备方法首先通过多层二维图形制备技术制备锥体雏形，然后在通过补形得到锥体维纳结构，多层二维图形制备技术得到规则的塔形的锥体雏形，补形过程中以相同的角度在锥体雏形的各个侧面沉积材料得到锥体微纳结构100的各个光滑的侧面，这种制备方法能够克服化学刻蚀速率差异产生的结构缺陷问题，能够得到预先设计的锥体微纳结构100，准确性较高。

并且，这种方法制备效率高，不受材料的限制，通用性好，可以在基板110的表面制备由各种材料形成锥体微纳结构。

以下为具体实施例

实施例1

制备正三棱锥体微纳结构100

包括如下步骤：

(1)提供发光玻璃基板110，清洗并干燥备用；

(2)通过旋涂的方法在发光玻璃基板110上涂覆厚度为1微米的邻叠氮萘醌类光刻胶形成第一光刻胶层120，旋涂光刻胶的过程中，发光玻璃基板110的旋转速度为500rpm；

(3)将掩膜板图形通过紫外线曝光到第一光刻胶层120上形成第一光刻图形130，第一光刻图形130为正三角形，如图2所示。正三角形的边长为2.55微米，曝光能量为500mJ/cm²，曝光焦距为0.1μm；

(4)用KOH溶液浸泡显影50s，在第一光刻胶层120上形成横截面的形状与第一光刻图形相同的第一微孔，第一微孔的深度为1微米；

(5)通过磁控溅射在第一微孔内沉积银，形成第一微纳结构140，如图3所示，第一微纳结构140为横截面为正三角形的柱体，底面边长为2.55微米，高1微米；

(6)用100KHz超声波，加热到50℃，在1.25L丙酮中超声振荡30min除去剩余的光刻胶；

(7)重复步骤(2)~(6)四次，在第一微纳结构140上形成四个依次层叠的第二微纳结构150，如图4所示。四个第二微纳结构150均为横截面为正三角形的柱体，沿发光玻璃基板110至最上端的第二微纳结构150的方向，四个第二微纳结构150的底面边长依次为2微米、1.53微米、1微米和0.5微米，高均为1微米；

(8)通过旋涂的方法涂覆邻叠氮萘醌类光刻胶，形成厚度为1微米的第二光刻胶层160，如图7所示。第二光刻胶层160覆盖发光玻璃基板110及第一微纳结构140和四个第二微纳结构150裸露的与发光玻璃基板110平行的表面，旋涂光刻胶的过程中，发光玻璃基板110的旋转速度为500rpm；

(9)将如图6所示的第二光刻图形170通过紫外线曝光在第二光刻胶层160上。使等边三角形ABG的三条边AB、AF和BG分别与第一微纳结构140底面的三条边重合，曝光后在KOH溶液中显影50s，在第二光刻胶层160上形成第二微孔180，如图7所示。第二微孔的孔深1微米；

(10)以与水平成48.8°向CF连线所在的面进行沉积银，形成正三棱锥体微纳结构100的一个侧面；

(11)重复(9)~(11)的步骤，直至将三个面都沉积有银形成光滑的侧面为止，得到正三棱锥体微纳结构100，正三棱锥体微纳结构100的侧面与底面形成的锐角为48.8°；

(12)用100KHz超声波，加热到50℃，在1.25L丙酮中超声振荡30min除去剩余的光刻胶，制备完成，如图10所示。

实施例1制备正三棱锥体微纳结构100是先在发光玻璃基板110上溅射形成正三棱锥体雏形后，再进行沉积补形得到底面边长为3微米、高为6微米的正三棱锥体微纳结构100。

本实施例的第二光刻图形的特殊形状设计起着如下几个作用：(1)将第二光刻图形170的等边三角形ABG的三条边与第一微纳结构140底面的三条边重合，在三个方向设置第二光刻图形170并曝光后，横截面的形状如图8所示，图8中的虚线为六边形BCDEFG的C和F连线，记为CF，三个CF分别为正三棱锥体微纳结构100的底边。因此，第二光刻图形170在溅射补形中起着定位作用；(2)等边三角形ABG内部四个等边三角形在显影后使四个第二微纳结构150上的光刻胶被除去；(3)六边形BCDEFG的CDEF部分提供一个溅射空间，便于进行步骤(10)。

得益于第二光刻图形170，提高了溅射补形的准确性，得到较为标准的正三棱锥体微纳100，得到预先设计的正三棱锥体微纳结构。

在涂覆光刻胶形成第二光刻胶层160时，一次旋涂，效率较高。旋涂过程中，在四个第二微纳结构150的裸露的、与发光玻璃基板110平行的面上也形成光刻胶层。由于第二光刻图形的等边三角形ABG内部有四个边长依次减小的等边三角形，在显影后能够将四个第二微纳结构150裸露的、与发光玻璃基板110平行的面上的光刻胶除去。因此，能够高效地一次旋涂形成第二光刻胶层160，而无需小心翼翼地涂覆光刻胶避免在四个第二微纳结构150形成光刻胶。一次旋涂后，由于等边三角形ABG内部有四个边长依次减小的等边三角形，能够在显影后将四个第二微纳结构150上的光刻胶除去，无需重复除胶的步骤后再进行沉积补形，提高了制备的效率。

实施例2

制备金字塔形锥体微纳结构200

(1)提供发光透明陶瓷基板210，清洗并干燥备用；

(2)通过旋涂的方法在发光透明陶瓷基板210上涂覆厚度为1微米的聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶形成光第一刻胶层220，旋涂光刻胶的过程中，发光透明陶瓷基板210的旋转速度为500rpm；

(3)将掩膜板图形通过X射线曝光到第一光刻胶层220上形成第一光刻图形230。如图11所示，第一光刻图形230为正方形，边长为3.3微米，曝光能量为2000mJ/cm²，曝光焦距为1μm；

(4)用四甲基氢氧化铵（TMAN）溶液浸泡显影10s，在光刻胶层220上形成横截面的形状与第一光刻图形相同的第一微孔，第一微孔的深度为1微米；

(5)通过磁控溅射在第一微孔内沉积金-银合金，形成第一微纳结构240，如图12所示，第一微纳结构240为横截面为正方形的长方体，底面边长为3.3微米，高1微米；

(6)用100KHz超声波，加热到50℃，在1.25L丙酮中超声振荡30min除去剩余的光刻胶；

(7)重复步骤(2)~(6)四次，在第一微纳结构240上形成四个依次层叠的第二微纳结构250，如图13所示。四个第二微纳结构250均为横截面为正方形的长方体，从沿发光透明陶瓷基板210至最上端的第二微纳结构250的方向，四个第二微纳结构250的底面边长依次为2.67微米、2微米、1.3微米和0.66微米，高均为1微米；

(8)通过旋涂的方法涂聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶，形成厚度为1微米的光刻胶层260，如图14所示。光刻胶层260覆盖发光透明陶瓷基板210及第一微纳结构240和四个第二微纳结构250裸露的与发光透明陶瓷基板210平行的表面，旋涂光刻胶的过程中，发光透明陶瓷基板210的旋转速度为500rpm；

(9)将第二光刻图形通过X射线曝光在第二光刻胶层260上，第二光刻图形如图9所示。使正方形HINO的四条边HI、IN、NO和OH分别与第一微纳结构240底面的四条边重合，曝光后在四甲基氢氧化铵（TMAN）溶液中显影10s，在第二光刻胶层260上形成第二微孔270，如图14所示。第二微孔的孔深为1微米；

(10)以与水平成22.6°向JM连线所在的面进行沉积金-银合金，形成金字塔形锥体微纳结构200的一个侧面；

(11)重复(9)~(11)的步骤，直至将四个面都沉积有金-银合金为止，得到金字塔形锥体微纳结构200，金字塔形锥体微纳结构200的侧面与底面形成的锐角为22.6°；

(12)用100KHz超声波，加热到50℃，在1.25L丙酮中超声振荡30min除去剩余的光刻胶，在玻璃发光透明陶瓷基板210上得到金字塔形锥体微纳结构200，如图15所示。

在四个方向上进行曝光形成第二光刻图形后的形状如图16所示，图上的四条虚线即为金字塔形锥体微纳结构200的底面的四条边长。金字塔形锥体微纳结构200的底面边长为4微米，高为6微米。

第二光刻图形的特殊形状设计提高了在沉积补形中的准确性，且有利于提高制备效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在基板上涂覆光刻胶形成第一光刻胶层；

步骤二：对所述基板进行曝光，以在所述第一光刻胶层上形成第一光刻图形，所述第一光刻图形为正多边形；

步骤三：使用显影液进行显影，以在所述第一光刻胶层上形成横截面的形状与所述第一光刻图形相同的第一微孔；

步骤四：在所述第一微孔中沉积材料形成第一微纳结构；

步骤五：除去剩余的光刻胶；

步骤六：重复所述步骤一至步骤五，在所述第一微纳结构上形成依次层叠的、尺寸依次减小的多个第二微纳结构，所述第一微纳结构和所述多个第二微纳结构形成塔形的锥体雏形；

步骤七：重复所述步骤一及步骤二以在所述基板上形成第二光刻胶层及在所述第二光刻胶层上形成第二光刻图形，所述第二光刻图形与所述第一光刻图形相邻且一个边与所述第一光刻图形的一个边重合，重复所述步骤四以在所述第二光刻胶层上形成横截面的形状与所述第二光刻图形相同的第二微孔；

步骤八：在所述塔形的锥体雏形的侧面上沉积材料及在所述第二微孔上沉积材料部分填满所述第二微孔，以形成所述锥体微纳结构的一个侧面；

步骤九：重复所述步骤七和步骤八，形成所述锥体微纳结构的各个侧面，得到所述锥体微纳结构；及

步骤十：除去剩余的光刻胶。

2.根据权利要求1所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第一光刻图形为正三角形或正方形，所述锥体微纳结构为正三棱锥形或金字塔形。

3.根据权利要求1所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第二微纳结构的个数为四个，所述第一微纳结构与所述四个第二微纳结构的底面边长比为2.55~3.3:2~2.67:1.53~2:1~1.3:0.5~0.66。

4.根据权利要求1所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第二光刻图形为由一个长方形和一个等腰梯形组合形成，所述等腰梯形的上底边与所述第一光刻图形的一个边重合，所述等腰梯形的下底边与所述长方形的一个边重合，所述等腰梯形的两个腰的延长线穿过所述第一光刻图形的中心。

5.根据权利要求1所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述第二微纳结构的高度与所述第一微纳结构的高度相等，且为所述锥体微纳结构的高的1/4、1/5或1/6。

6.根据权利要求1所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述锥体微纳结构的侧面与底面形成的锐角为10°~70°。

7.根据权利要求1所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述步骤二、步骤六及步骤七中，采用的曝光光源为近紫外光、深紫外光、极紫外光、X射线、电子束或离子束，所述曝光的曝光能量为100mJ/cm²~2000J/cm²，曝光焦距为0.1~1μm。

8.根据权利要求1所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述步骤三、步骤四及步骤七中，显影液为氢氧化钾溶液、四甲基氢氧化铵溶液或二甲苯溶液，显影的时间为1s~100s。

9.根据权利要求1所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述步骤五、步骤六和步骤十中，采用等离子去胶技术或采用溶剂溶解除去剩余的光刻胶。

10.根据权利要求9所述的光致发光器件的锥体微纳结构的制备方法，其特征在于，所述采用溶剂溶解除去剩余的光刻胶的方法为在超声波功率为10KHZ~1000KHZ、温度为40℃~80℃下，在溶剂中超声处理10分钟~100分钟。

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