CN104035152A - 一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,步骤包括微纳光栅器件材料的悬浮液的制备,基底的处理和利用微滴喷射仪喷打制作微纳光栅。本发明结合微滴喷射技术制作微纳光栅,相比较其他方式,该方法制作周期小且操作十分方便,可重复性好,成本低廉,应用前景广阔。

Description

一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法
技术领域
本发明涉及一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法。
背景技术
刻线精度达到微米/纳米量级的计量光栅称为微米/纳米光栅。与传统计量光栅相比,微纳光栅具有两个重要的特点,即:超精,刻线位置误差达到微/纳米量级;超细,刻线的宽度达到亚微米量级。微纳光栅的制作技术及精度是一个国家纳米测量技术的重要体现。
目前,制作微纳光栅的技术主要有光刻法、刻蚀法、AFM刻划法、全息光刻法等。这些方法要么操作复杂,要么成本较高,或者是精度达不到要求。因此,找到一种造作简单易行、成本较低的方法非常有必要。
发明内容
针对目前常用的制作微纳光栅所面临的一些问题,本发明的目的是提供一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,该方法具有造作方便、可重复性好以及成本低廉的优点,应用前景广阔。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,包括以下的步骤:
1)微纳光栅器件材料的悬浮液的制备:首先选择透光性差的材料,对其进行充分研磨,取1~2g得到的纳米粉末溶入50~150ml的溶剂中,然后添加分散剂,再对溶液进行超声和离心处理,取超声、离心处理后悬浮液的上清液,得到均匀混合的掺杂溶液;向掺杂溶液中加入去离子水调整溶液的粘度,去离子水与溶剂的体积比为1:1.5~1:3,得到用于微滴喷射仪喷打的悬浮液;
2)选择合适的基底,并通过腐蚀或生长种子层法对其进行预处理;
3)利用微滴喷射仪喷打:根据步骤1)所配制的悬浮液的表面张力、粘度、pH值特性,调整微滴喷射仪的喷打电压、频率、点间距参数,在基底上进行微滴喷射或喷墨打印,制作微纳光栅。
所述步骤1)中透光性差的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
所述步骤1)中的溶剂为乙醇或丙酮。
所述步骤1)中的分散剂为聚乙二醇,分散剂与溶剂的比例为1:1~1:3。
所述步骤1)中的粘度为20~2000mPas,pH值为6~8。
所述步骤2)中,生长种子层法为电化学沉积或磁控溅射法。
所述步骤2)中的基底为硅片、玻璃片、金属片、有机大分子片或聚合物片。
所述步骤3)中的微滴喷射仪的喷打电压为75~85V、频率为90~110Hz、点间距为0.02~0.05微米。
与现有技术相比,本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
本发明结合微滴喷射技术制作微纳光栅,相比较其他方式,该方法制作周期小且操作十分方便,可重复性好,成本低廉,应用前景广阔。
附图说明
图1是利用微滴喷射技术喷打微纳光栅过程的示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
实施例1
如图1所示,一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,包括以下的步骤:
1)微纳光栅器件材料的悬浮液的制备:首先选择聚对苯二甲酸乙二醇酯,对其进行充分研磨,将得到的纳米粉末1g溶入到乙醇50ml中,并添加50ml聚乙二醇,再对溶液进行超声和离心处理,取超声、离心处理后悬浮液的上清液,得到均匀混合的溶液;添加去离子水25ml,得到溶液的粘度为98 mPas、pH值为7.3,得到用于微滴喷射仪喷打的悬浮液;
2)选择玻璃片为基底,并通过电化学沉积法对其进行预处理;
3)利用微滴喷射仪喷打:根据步骤1)所配制的悬浮液的表面张力、粘度、pH值特性,调整微滴喷射仪的喷打电压78v、频率100Hz、点间距为0.03微米,在硅基底上进行微滴喷射或喷墨打印,制作微纳光栅。
实施例2
如图1所示,一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,包括以下的步骤:
1)微纳光栅器件材料的悬浮液的制备:首先选择聚对苯二甲酸乙二醇酯,对其进行充分研磨,将得到的纳米粉末2g溶入到丙酮100ml中,并添加150ml聚乙二醇,再对溶液进行超声和离心处理,取超声、离心处理后悬浮液的上清液,得到均匀混合的溶液;添加去离子水90ml,得到溶液的粘度为143 mPas、pH值为6.5,得到用于微滴喷射仪喷打的悬浮液;
2)选择合适的基底,并通过磁控溅射法对其进行预处理;
3)利用微滴喷射仪喷打:根据步骤1)所配制的悬浮液的表面张力、粘度、pH值特性,调整微滴喷射仪的喷打电压85v、频率105Hz、点间距为0.04微米,在硅基底上进行微滴喷射或喷墨打印,制作微纳光栅。

Claims (8)

1.一种利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,其特征在于,包括以下的步骤:
1)微纳光栅器件材料的悬浮液的制备:首先选择透光性差的材料,对其进行充分研磨,取1~2g得到的纳米粉末溶入50~150ml的溶剂中,然后添加分散剂,再对溶液进行超声和离心处理,取超声、离心处理后悬浮液的上清液,得到均匀混合的掺杂溶液;向掺杂溶液中加入去离子水调整溶液的粘度,去离子水与溶剂的体积比为1:1.5~1:3,得到用于微滴喷射仪喷打的悬浮液;
2)选择合适的基底,并通过腐蚀或生长种子层法对其进行预处理;
3)利用微滴喷射仪喷打:根据步骤1)所配制的悬浮液的表面张力、粘度、pH值特性,调整微滴喷射仪的喷打电压、频率、点间距参数,在基底上进行微滴喷射或喷墨打印,制作微纳光栅。
2.根据权利要求1所述的利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,其特征在于,所述步骤1)中透光性差的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求1所述的利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,其特征在于,所述步骤1)中的溶剂为乙醇或丙酮。
4.根据权利要求1所述的利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,其特征在于,所述步骤1)中的分散剂为聚乙二醇,分散剂与溶剂的体积比例为1:1~1:3。
5.根据权利要求1所述的利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,其特征在于,所述步骤1)中的粘度为20~2000mPas,pH值为6~8。
6.根据权利要求1所述的利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,其特征在于,所述步骤2)中,生长种子层法为电化学沉积或磁控溅射法。
7.根据权利要求1所述的利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,其特征在于,所述步骤2)中的基底为硅片、玻璃片、金属片、有机大分子片或聚合物片。
8.根据权利要求1所述的利用微滴喷射技术制作微纳光栅的方法,其特征在于,所述步骤3)中的微滴喷射仪的喷打电压为75~85V、频率为90~110Hz、点间距为0.02~0.05微米。
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