CN113710384A - 抗反射透明疏油表面及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造结构化表面的方法，所述方法包括：提供透明基材；在基材上方设置可脱湿膜；对可脱湿膜进行退火以形成多个岛状物；在所述多个岛状物上方形成涂层；以及对所述多个岛状物进行蚀刻以在涂层中形成表面特征的结构化阵列。一种结构化聚合物和/或结构化玻璃，包括：表面特征的结构化阵列，使得所述表面特征的结构化阵列的至少一个尺寸在0.5nm至5000nm的范围内。

Description

抗反射透明疏油表面及其制造方法
本申请依据35U.S.C.§119要求于2019年4月11日提交的系列号为62/832,410的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
背景
1.技术领域
本公开涉及抗反射透明疏油表面及其制造方法。
2.背景技术
抗反射表面可以增强显示装置的性能，例如，涉及到在不均匀的光环境下观察时的屏幕清楚性，或者涉及到在不同光照条件下光学装置(例如，传感器、照相机等)的透明盖板的透射性的特性。近年来，人们在设计优化的抗反射和自清洁表面方面付出了很多努力。已经研究和开发了自然界中复杂的微米级和纳米级几何结构，例如，由于其光学性能和潜在的低成本，已经研究和开发了受蛾眼或荷叶启发的仿生亚波长结构。
目前可获得的商业抗反射解决方案包括基于多重反射的相消干涉的薄膜。这些技术常遭受窄波长和角度响应，对膜厚度变化敏感，热膨胀不匹配，基材粘附性减小以及易受到刮擦的问题。结果，这些膜不能够提供期望范围的光学性质(例如，高的光学透射性、低的全方向反射等)和润湿性(例如，超疏水性、疏油性等)。另外，已经做出了很多努力来在不同材料中产生纳米结构；然而，在商业扩展性上产生了困难，因为现有的技术是使用昂贵且耗时的光刻技术来生产的。
本公开提出了改进的抗反射透明疏油表面及其制造方法。
发明内容
在一些实施方式中，一种制造结构化表面的方法，包括：提供透明基材；在基材上方设置可脱湿膜；对可脱湿膜进行退火以形成多个岛状物；在所述多个岛状物上方形成涂层；以及对所述多个岛状物进行蚀刻以在涂层中形成表面特征的结构化阵列。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，可脱湿膜的厚度在
Figure BDA0003298198010000021
至
Figure BDA0003298198010000022
的范围内。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，设置的步骤通过以下中的至少一种进行：脉冲激光烧蚀、热蒸发、磁控溅射、DC溅射、AC溅射、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD、原子层沉积(ALD)、电子束(E束)蒸发或其组合。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述可脱湿膜为以下中的至少一种：金属、合金、金属氧化物、聚合物、有机材料、金属氮化物或其组合。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述可脱湿膜为以下中的至少一种：Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Au、Ag、Co、W、Pt或其组合。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述岛状物是作为有序阵列的结晶学取向的岛状物或者随机分布的岛状物，并且至少一部分的岛状物具有从平行于基材的轴截取的截面形状，所述截面形状为以下中的至少一种：圆形、卵形、椭圆形、卡西尼(Cassini)卵形、笛卡尔(Cartesian)卵形、蛋形或其组合。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，退火的步骤是在150℃至900℃的温度下进行10秒至1000秒的快速热退火(RTA)。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，岛状物的至少一个尺寸在0.5nm至5000nm的范围内。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，涂层的厚度小于所述多个岛状物的高度，以暴露所述多个岛状物的一部分。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述涂层是包含以下中的至少一种的聚合物涂层：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)，或者所述涂层是金属氧化物涂层，或玻璃材料涂层，或半导体材料涂层，或它们的组合。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述方法还包括：在50℃至200℃的第一温度下进行30秒至10分钟的第一时间的第一固化；在150℃至300℃的第二温度下进行5分钟至25分钟的第二时间的第二固化，其中，第一温度小于第二温度，并且其中，第一时间比第二时间短。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述涂层是包含以下中的至少一种的可脱湿涂层：金属、合金、金属氧化物、聚合物、有机材料、金属氮化物或其组合。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述可脱湿涂层为以下中的至少一种：Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Au、Ag、Co、W、Pt或其组合。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，蚀刻的步骤是包含以下中的至少一种的湿法蚀刻过程：过硫酸铵、FeCl3饱和溶液、KCN、H2O:HNO3、HNO3、NH4OH:H2O2、HNO3:H2O2、NH3:H2O2、H3PO4:HNO3:HAc、HNO3:H2SO4:CrO3:NH4Cl:H2O、HCl:FeCl3:H2O或其组合。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，表面特征的结构化阵列在经蚀刻的多个岛状物的位置处具有占用区域。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，表面特征的结构化阵列的至少一个尺寸在0.5nm至5000nm的范围内。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述方法还包括：将表面特征的结构化阵列从涂层转移到基材；以及移除涂层。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，所述转移的步骤通过各向异性蚀刻进行，并且其中，所述蚀刻进行到基材中的0.5nm至1000nm的深度。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，移除的步骤是包含以下中的至少一种的湿法蚀刻过程：HNO3:HAc:丙酮、HF:HNO3、FeCl3、HNO3:H2SO4:HAc:H2O、HNO3:H2O、HNO3:HAc、Ce(NH4)2(NO3)6:H2O、HF、H3PO4、HNO3、HF:HNO3、HCl:HNO3、2NH4NO3.Ce(NO3)3.4(H2O):HNO3:H2O、H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O或其组合。
在一些实施方式中，一种结构化聚合物和/或结构化玻璃，包括：表面特征的结构化阵列，其中，所述表面特征的结构化阵列的至少一个尺寸在0.5nm至5000nm的范围内。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，表面特征的结构化阵列形成了聚合物和/或玻璃总表面区域的5％至75％的表面区域分数。
在可与任何其他方面或实施方式组合的一个方面中，本文公开的结构化聚合物和/或结构化玻璃被构造成具有以下中的至少一项：(1)大于90％的穿透透射率；(2)小于5％的雾度；(3)小于5％的反射率；以及(4)大于135°的水接触角。
附图说明
结合附图，通过以下具体实施方式能够更完整地理解本公开，其中：
图1A至1D根据一些实施方式，例示了结构化聚合物的制造过程。
图2A至2E根据一些实施方式，例示了结构化玻璃的制造过程。
图3A和3B根据一些实施方式，例示了在熔凝二氧化硅裸玻璃与纳米结构化玻璃之间的光学比较。
图4A和4B根据一些实施方式，例示了在玻璃上的平坦聚酰亚胺(PI)与玻璃上的纳米结构化聚酰亚胺之间的光学比较。
图5A至5C根据一些实施方式，例示了玻璃上的纳米结构化聚酰亚胺的扫描电子显微镜(SEM)图像。
图6A至6C根据一些实施方式，例示了纳米结构化玻璃的SEM图像。
图7A和7B根据一些实施方式，例示了在摩擦掉色(Crockmeter)机械抗性测试之前(上图)和之后(下图)，在玻璃上的纳米结构化聚酰亚胺的SEM图像。
图8根据一些实施方式，例示了纳米结构化玻璃的润湿性。
具体实施方式
现在将对示于附图中的示例性实施方式进行详细说明。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。附图中的部件不一定按比例绘制，而是重点在于说明示例性实施方式的原理。应理解的是，本申请不限于说明书中阐述的或附图中例示的细节或方法学。还应理解的是，用辞仅是为了描述目的，而不应被认为是限制性的。
此外，在本说明书中列出的任何实施例都是说明性的而不是限制性的，并且仅列出了要求保护的本发明的诸多可能的实施方式中的一些实施方式。对各种条件和参数进行其他适当的修改和调整在本领域中是常见的，并且对于本领域的技术人员来说是显而易见的，其属于本公开的精神和范围内。
现在参考附图，图1A至1D根据一些实施方式例示了结构化聚合物的制造过程100。在图1A的第一步中，透明基材101(例如，玻璃、玻璃陶瓷等)均匀地沉积有超薄可脱湿膜102。基材101例如可包括硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、化学强化硼硅酸盐玻璃、化学强化铝硅酸盐玻璃、以及化学强化钠钙玻璃。基材可以具有选定的长度和宽度、或者直径，以限定其表面积。基材101还可以具有选定的厚度。在一些实例中，基材101的厚度可以在以下范围内：0.2mm至1.5mm，或0.2mm至1.3mm，或0.2mm至1.0mm，或0.1mm至1.5mm，或0.1mm至1.3mm，或0.1mm至1.0mm，或者位于其中的任何范围或数值。
在一些实例中，基材101包括具有玻璃相和陶瓷相二者的玻璃陶瓷材料。例示的玻璃陶瓷包括玻璃相由硅酸盐、硼硅酸盐、硅铝酸盐或硼铝硅酸盐形成且陶瓷相由β-锂辉石、β-石英、霞石、六方钾霞石或三斜霞石形成的那些材料。“玻璃陶瓷”包括通过玻璃受控结晶所产生的材料。在一些实例中，玻璃陶瓷具有约30％至约90％的结晶度。合适的玻璃陶瓷的实例可以包括Li2O-Al2O3-SiO2体系(即，LAS体系)玻璃陶瓷、MgO-Al2O3-SiO2体系(即，MAS体系)玻璃陶瓷、ZnO×Al2O3×nSiO2(即，ZAS体系)和/或包含主晶相并且所述主晶相包括β-石英固溶体、β-锂辉石、堇青石和二硅酸锂的玻璃陶瓷。玻璃陶瓷基材可利用化学强化过程进行强化。
在一些实例中，所述膜的厚度可以在以下范围内：
Figure BDA00032981980100000528
至
Figure BDA0003298198010000051
或
Figure BDA0003298198010000052
至
Figure BDA0003298198010000053
或
Figure BDA0003298198010000054
至
Figure BDA0003298198010000055
或
Figure BDA0003298198010000056
至
Figure BDA0003298198010000057
或
Figure BDA0003298198010000058
至
Figure BDA0003298198010000059
或
Figure BDA00032981980100000510
至
Figure BDA00032981980100000511
或
Figure BDA00032981980100000512
至
Figure BDA00032981980100000513
或
Figure BDA00032981980100000514
至
Figure BDA00032981980100000515
或
Figure BDA00032981980100000516
至
Figure BDA00032981980100000517
或
Figure BDA00032981980100000518
至
Figure BDA00032981980100000519
或
Figure BDA00032981980100000520
至
Figure BDA00032981980100000521
或
Figure BDA00032981980100000522
至
Figure BDA00032981980100000523
或
Figure BDA00032981980100000524
至
Figure BDA00032981980100000525
或
Figure BDA00032981980100000526
至
Figure BDA00032981980100000527
或者位于其中的任何范围或数值。在一些实例中，膜102可以通过以下中的至少一种来沉积：脉冲激光烧蚀，热蒸发，溅射(例如，磁控溅射、DC溅射、AC溅射等)，化学气相沉积(CVD)，等离子体增强CVD，原子层沉积(ALD)，电子束(E束)蒸发或其组合。在一些实例中，膜102可以选自以下中的至少一种：金属(例如，Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Au、Ag、Co、W、Pt等)，合金，金属氧化物，聚合物，有机材料，金属氮化物或其组合。在一些实例中，所述沉积可以进行以下范围的时间：1秒至600秒，或1秒至300秒，或1秒至100秒，或100秒至300秒，或300秒至600秒，或1秒至60秒，或1秒至30秒，或1秒至10秒，或10秒至30秒，或30秒至60秒，或1秒至5秒，或者位于其中的任何范围或数值。
随后，在图1B的第二步中，可以使膜102经受热脱湿过程以形成具有受控几何结构的岛状物103。换言之，超薄可脱湿膜的热退火诱导的形貌演变可以用于对基材101上的膜102进行图案化，以获得作为有序阵列的结晶取向的纳米颗粒或微观颗粒岛状物103或者随机分布的纳米颗粒或微观颗粒岛状物103。图1A中的沉积技术可以用于在热脱湿后对岛状物的尺寸和数目密度进行限制，这是因为形成半连续或连续膜的较长沉积时间导致有宽的或无局域表面等离子体共振(LSPR)响应。因此，可通过沉积后的热脱湿，将这种半连续或连续薄膜(例如，膜102)转变成随机岛状物膜。在一些实例中，从平行于基材101的轴截取的岛状物(或其至少一部分)的截面形状可以大致为以下中的至少一种：圆形、卵形、椭圆形、卡西尼卵形、笛卡尔卵形、蛋形或其组合。
在一些实例中，热脱湿可以通过在下述范围内的温度下进行下述范围内的时间的快速热退火来进行，所述温度为100℃至1000℃，或100℃至250℃，或250℃至500℃，或500℃至750℃，或750℃至1000℃，或150℃至900℃，或者位于其中的任何范围或数值，所述时间为1秒至60秒，或1秒至30秒，或1秒至10秒，或10秒至30秒，或30秒至60秒，或1秒至5秒，或10秒至1000秒，或10秒至750秒，或10秒至500秒，或10秒至250秒，或10秒至100秒，或者位于其中的任何范围或数值。在热脱湿之前，用氮气泵送并吹扫室几次，以保证足够的洁净度。在一些实例中，可将成形气体吹到室中以防止样品在热处理期间污染。退火后，使样品在炉中冷却到室温。在一些实例中，岛状物的至少一个尺寸(例如，高度、截面直径等)可以在以下范围内：0.5nm至5000nm，或0.5nm至4000nm，或0.5nm至3000nm，或0.5nm至2000nm,0.5nm至1000nm，或0.5nm至750nm，或0.5nm至500nm，或0.5nm至250nm，或50nm至1000nm，或100nm至1000nm，或250nm至1000nm，或500nm至1000nm，或750nm至1000nm，或0.5nm至100nm，或0.5nm至50nm，或0.5nm至25nm，或1nm至25nm，或5nm至20nm，或50nm至150nm，或1nm至10nm，或10nm至100nm，或100nm至250nm，或250nm至500nm，或500nm至750nm，或者位于其中的任何范围或数值。
随后，在图1C的第三步中，在基材101和岛状物103上方设置聚合物涂层104。在一些实例中，涂层104的厚度小于岛状物103的高度，以暴露一部分的岛状物。在一些实例中，涂层104的厚度大致等于岛状物103的高度。在一些实例中，涂层104的厚度大于岛状物103的高度，以将岛状物完全埋藏在涂层内。在一些实例中，涂层104的厚度在10nm至1000nm的范围内变化。在一些实例中，涂层104可以是以下中的至少一种：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、金属氧化物、玻璃材料、半导体材料或其组合，并且涂层104通过以下中的至少一种来沉积：旋涂、浸涂、镀覆(例如，电镀)、溶胶-凝胶法、朗格缪尔-布洛杰特(Langmuir-Blodgett)法，化学气相沉积(CVD)，等离子体增强CVD(PECVD)，原子层沉积(ALD)或其组合。
在对涂层104进行定位以覆盖至少一部分的岛状物后，对整个结构进行固化。固化过程对于限定聚合物膜的性质来说是关键的。在一些实例中，固化过程包括第一固化步骤和第二固化步骤。在第一固化步骤中，可以将所述结构加热到50℃至200℃，或60℃至190℃，或70℃至180℃，或80℃至170℃，或90℃至160℃，或100℃至150℃，或50℃至100℃，或75℃至125℃，或125℃至175℃，或150℃至200℃，或80℃至120℃，或85℃至115℃(或者位于其中的任何范围或数值)的第一温度，持续30秒至10分钟，或1分钟至7分钟，或1.5分钟至5分钟，或2分钟至4分钟，或30秒至5分钟(或者位于其中的任何范围或数值)的第一时间。在第二固化步骤中，可以将所述结构加热到150℃至300℃，或160℃至290℃，或170℃至280℃，或180℃至270℃，或190℃至260℃，或200℃至250℃，或150℃至200℃，或175℃至225℃，或225℃至275℃，或250℃至300℃，或180℃至220℃，或185℃至215℃(或者位于其中的任何范围或数值)的第二温度，持续5分钟至25分钟，或8分钟至22分钟，或11分钟至19分钟，或5分钟至8分钟，或8分钟至11分钟，或11分钟至14分钟，或14分钟至17分钟，或17分钟至20分钟，或20分钟至25分钟，或10分钟至20分钟，或13分钟至17分钟(或者位于其中的任何范围或数值)的第二时间。
在一些实例中，第一温度小于第二温度，或者第一温度大致等于第二温度，或者第一温度大于第二温度。在一些实例中，第一时间小于第二时间，或者第一时间大致等于第二时间，或者第一时间大于第二时间。在一些实例中，第一固化步骤和第二固化步骤连续进行，或者在第一固化步骤与第二固化步骤之间具有中间加工步骤。
随后，在图1D的第四步中，对岛状物103进行蚀刻以在涂层104中形成特征105(例如，孔、凹陷、腔体等)的相对结构化的阵列，其在先前定位有岛状物103的位置处具有占用区域。在一些实例中，所述特征的至少一个尺寸(例如，深度、直径等)可以在以下范围内：0.5nm至5000nm，或0.5nm至4000nm，或0.5nm至3000nm，或0.5nm至2000nm，或0.5nm至1000nm，或0.5nm至750nm，或0.5nm至500nm，或0.5nm至250nm，或50nm至1000nm，或100nm至1000nm，或250nm至1000nm，或500nm至1000nm，或750nm至1000nm，或0.5nm至100nm，或0.5nm至50nm，或0.5nm至25nm，或1nm至25nm，或5nm至20nm，或50nm至150nm，或1nm至10nm，或10nm至100nm，或100nm至250nm，或250nm至500nm，或500nm至750nm，或者位于其中的任何范围或数值。
在一些实例中，所述蚀刻可以是湿法蚀刻，其包括以下中的至少一种：过硫酸铵、FeCl3饱和溶液、KCN、H2O:HNO3、HNO3、NH4OH:H2O2、HNO3:H2O2、NH3:H2O2、H3PO4:HNO3:HAc、HNO3:H2SO4:CrO3:NH4Cl:H2O、HCl:FeCl3:H2O或其组合。在一些实例中，所述蚀刻可以是蒸气干法蚀刻，例如，利用氧等离子体的等离子体蚀刻。
现在转到图2A至2E，其根据一些实施方式，例示了结构化玻璃的制造过程。具体地，在图2A的第一步中，使透明基材201均匀的沉积有超薄可脱湿膜202，并且在图2B的第二步中，使膜202经受热脱湿过程以形成具有受控几何结构的岛状物203，图2A的第一步和图2B的第二步可以利用图1A和1B中的如上所述的条件和/或材料来进行。
随后，在图2C的第三步中，在基材201和岛状物203的上方设置可脱湿涂层204。在一些实例中，涂层204的厚度小于岛状物203的高度，以暴露一部分的岛状物。在一些实例中，涂层204的厚度大致等于岛状物203的高度。在一些实例中，涂层204的厚度大于岛状物203的高度，以将岛状物完全埋藏在涂层内。在一些实例中，涂层204的厚度在10nm至1000nm的范围内变化。在一些实例中，涂层204可以是以下中的至少一种：金属(例如，Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Au、Ag、Co、W、Pt等)，合金，金属氧化物，聚合物，有机材料，金属氮化物或其组合，并且涂层204可以作为膜202类似地沉积(例如，设备等类似)。例如，涂层204可以通过以下中的至少一种来沉积：脉冲激光烧蚀，热蒸发，溅射(例如，磁控溅射、DC溅射、AC溅射等)、化学气相沉积(CVD)，等离子体增强CVD，原子层沉积(ALD)，电子束(E束)蒸发或其组合，所述沉积进行以下范围的时间：1秒至600秒，或1秒至300秒，或1秒至100秒，或100秒至300秒，或300秒至600秒，或1秒至60秒，或1秒至30秒，或1秒至10秒，或10秒至30秒，或30秒至60秒，或1秒至5秒，或者位于其中的任何范围或数值。
随后，在图2D的第四步中，对岛状物203进行蚀刻以在涂层204中形成特征205(例如，孔、凹陷、腔体等)的相对结构化的阵列，其在先前定位有岛状物203的位置处具有占用区域，该步骤可以利用上述图1D中所述的条件和/或材料来进行。
随后，在图2E的第五步中，可以将涂层204中的特征205的结构化阵列转移到基材201以形成图案206。在一些实例中，该转移过程包括各向同性湿法蚀刻。在一些实例中，该转移过程包括各向异性干法蚀刻(例如，反应性离子蚀刻，RIE)。在一些实例中，所述蚀刻可以进行到基材201中的一定深度，该深度在以下范围内：0.5nm至1000nm，或0.5nm至750nm，或0.5nm至500nm，或0.5nm至250nm，或50nm至1000nm，或100nm至1000nm，或250nm至1000nm，或500nm至1000nm，或750nm至1000nm，或0.5nm至100nm，或0.5nm至50nm，或0.5nm至25nm，或1nm至25nm，或5nm至20nm，或1nm至10nm，或10nm至100nm，或100nm至250nm，或250nm至500nm，或500nm至750nm，或者位于其中的任何范围或数值。
最后，在图案转移的步骤之后，可以对涂层204进行蚀刻以移除残余的掩模。在一些实例中，所述蚀刻可以是湿法蚀刻，其包含以下中的至少一种：HNO3:HAc:丙酮、HF:HNO3、FeCl3、HNO3:H2SO4:HAc:H2O、HNO3:H2O、HNO3:HAc、Ce(NH4)2(NO3)6:H2O、HF、H3PO4、HNO3、HF:HNO3、HCl:HNO3、2NH4NO3.Ce(NO3)3.4(H2O):HNO3:H2O、H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O或其组合。在一些实例中，所述蚀刻可以是蒸气干法蚀刻，例如，利用氧等离子体的等离子体蚀刻。
因此，如本文所提供的，公开了用于形成结构化聚合物和结构化玻璃的方法，所述结构化聚合物和结构化玻璃包含特征，所述特征的至少一个尺寸(例如，直径、深度或其组合)在以下范围内：0.5nm至5000nm，或0.5nm至4000nm，或0.5nm至3000nm，或0.5nm至2000nm，0.5nm至1000nm，或0.5nm至750nm，或0.5nm至500nm，或0.5nm至250nm，或50nm至1000nm，或100nm至1000nm，或250nm至1000nm，或500nm至1000nm，或750nm至1000nm，或0.5nm至100nm，或0.5nm至50nm，或0.5nm至25nm，或1nm至25nm，或5nm至20nm，或50nm至150nm，或1nm至10nm，或10nm至100nm，或100nm至250nm，或250nm至500nm，或500nm至750nm，或者位于其中的任何范围或数值。
另外，在聚合物表面上形成的纳米结构(例如，图1D)和/或在玻璃基材表面上形成的纳米结构(例如图2E)包括1％至50％，或5％至45％，或10％至40％，或15％至35％，或20％至30％，或1％至10％，或10％至20％，或20％至30％，或30％至40％，或40％至50％，或1％至99％，或2％至90％，或5％至75％，或10％至60％的表面区域分数，或者其中的任何范围或数值的表面区域分数。
由于形成的结构化聚合物和结构化玻璃，所得到的最终结构(例如，图1D和/或图2E)包括以下中的至少一项的光学性质：(1)穿过结构的透射率大于80％、或大于85％、或大于90％、或大于95％、或大于99％、或大于99.5％；或者(2)结构化表面的雾度小于10％、或小于5％、或小于2.5％、或小于1.0％、或小于0.5％、或小于0.25％；或者(3)结构化表面的反射率小于10％、或小于5％、或小于2.5％、或小于1.0％、或小于0.5％、或小于0.25％；或者(4)结构化表面的水接触角(氟硅烷处理后)大于100°、或大于110°、或大于120°、或大于130°、或大于135°、或大于140°、或大于145°、或大于150°、或大于155°、或大于160°；或者(5)(1)、(2)、(3)和/或(4)的组合。
实施例
通过以下实施例进一步阐述本文所述的实施方式。
纳米结构化聚酰亚胺的制造过程
使用厚度为约1mm且面积为约1平方英寸的双面光学抛光的紫外(UV)熔凝二氧化硅玻璃基材。首先在丙酮中清洁基材表面约10分钟，随后在乙醇超声浴中清洁基材表面，同样清洁约10分钟。然后在去离子(DI)水中清洗基材并用氮气干燥。使用磁控溅射系统(ATCOrion 8，AJA国际公司)沉积铜的超薄金属膜。
例如，溅射系统包括计算机控制的完全自动化RF/DC沉积系统，其具有共面构造并且可以同时安装至少两个不同的靶材。靶尺寸直径为2英寸，并且系统在4英寸直径的基材上达到约2.5％的厚度均匀性。另外，可以具有集成负载锁系统以用于在不破坏主室的真空情况下来进行样品转移。待被涂覆的基材可以任选地经受共溅射，因为溅射系统包括多个射频(RF)和多个直流(DC)电源。溅射系统还允许在较高的温度下(例如，高至800℃)沉积，并且包括与氩气加工气体管线分开的氧反应性气体管线。将基材放置在样品旋转架上，所述样品旋转架围绕室的轴旋转高达40转/分钟的最大旋转频率。主室连接到涡轮泵，其达到5×10-8托尔的基本真空水平，同时，通过较小的旋转泵来抽吸负载锁。
随后，通过快速热退火系统(RTP-150-HV，Unitemp公司)将涂覆有铜的基材退火到600℃至750℃的高温以建立纳米颗粒。作为退火的部分，包含高纯度氮气，以防止铜膜在约1atm的环境压力下氧化。通过控制沉积的金属的厚度以及退火过程的温度和时间，可限定通过脱湿形成的纳米颗粒的几何结构。
在形成了纳米颗粒岛状物之后，旋涂在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中的稀释聚酰亚胺(CP1聚酰亚胺，Nexolve Materials公司)，并且覆盖整个基材以及局部覆盖一部分的纳米颗粒。可以使用APS((3-氨基丙基)三乙氧基硅烷)助剂来增强PI层通过硅-氧键与基材的粘附。通过改变聚合物(PI)在溶液(NMP)中的浓度，以及改变沉积设备(G3P旋涂机，特种涂料系统公司(Specialty Coating Systems))的工艺参数，可以控制沉积的聚合物膜的厚度。例如，旋涂机可以1000rpm至5000rpm的转速旋转50秒至100秒的时间，并且斜坡时间为5秒至15秒。在完成沉积后，以两步过程来固化PI聚合物，第一步在约100℃下进行3分钟，随后在约200℃下进行15分钟，这两步均在标准热板上进行。作为最后步骤，使用在水中的过硫酸铵的5％溶液对铜纳米颗粒岛状物化学蚀刻10分钟至300分钟的时间，以留下均匀的纳米结构化PI表面。
纳米结构化玻璃的制造过程
使用厚度为约1mm且面积为约1平方英寸的双面光学抛光的紫外(UV)熔凝二氧化硅玻璃基材。首先在丙酮中清洁基材表面约10分钟，随后在乙醇超声浴中清洁基材表面，同样清洁约10分钟。然后在去离子(DI)水中清洗基材并用氮气干燥。使用磁控溅射系统(如上所述)沉积铜的超薄金属膜。随后，通过快速热退火系统(如上所述)将涂覆有铜的基材退火到600℃至750℃的高温以建立纳米颗粒。作为退火的部分，包含高纯度氮气，以防止铜膜在约1atm的环境压力下氧化。通过控制沉积的金属的厚度以及退火过程的温度和时间，可限定通过脱湿形成的纳米颗粒的几何结构。
随后，通过在铜纳米颗粒的顶部上溅射来沉积镍的薄膜，填充纳米颗粒之间的间隙直到小于铜纳米颗粒的高度。使用5％的过硫酸铵的水溶液对铜纳米颗粒进行化学蚀刻，得到镍的纳米孔图案化涂层，其厚度足以用作干法蚀刻的掩模。在干法蚀刻中使用RIE系统(Plasmalab System 100，牛津仪器公司(Oxford Instruments))将镍涂层中的特征的纳米结构化阵列转移到基材表面，以形成与脱湿铜颗粒的图案成镜像的图案。蚀刻在300W RF功率(745DC电压)下，在10毫托下，在40sccm Ar/5sccm CHF3等离子体中进行。最后，将样品浸没在王水蚀刻剂(以体积计，水、盐酸和硝酸为2:3:1的混合物)中，以移除残余的镍金属掩模。
图3A和3B根据一些实施方式，例示了在熔凝二氧化硅裸玻璃与纳米结构化玻璃之间的光学比较(抗反射效果)。具体地，当与不具有纳米结构化的裸玻璃相比时，玻璃上的纳米结构化作用使得玻璃的透射率更高(图3A)且反射率更低(图3B)。因此，仅对一个表面进行纳米结构化可使反射减少几乎一半，由此证明了纳米结构的抗反射效果。
图4A和4B根据一些实施方式，例示了在玻璃上的平坦聚酰亚胺(PI)与玻璃上的纳米结构化聚酰亚胺之间的光学比较(抗反射效果)。具体地，当与玻璃上的不具有纳米结构化的平坦聚酰亚胺比较时，聚酰亚胺的纳米结构化作用使得玻璃上的聚酰亚胺的透射率更高(图4A)且反射率更低(图4B)。因此，即使由于在玻璃顶部上沉积了折射率较高的材料，对聚酰亚胺进行纳米结构化使得其可减少裸玻璃反射，结合了在玻璃上具有PI以及引入抗反射效果的优点。
所公开的纳米结构的抗反射效果是基于空气-纳米结构化表面界面之间的平滑折射率梯度。由于建立了亚波长结构，光散射变得可忽略不计，由此保持了透射光束(例如，图3A至4B所示的可见光)的方向性。相比于抗反射多层涂层，改变纳米结构的几何结构和尺寸允许优化针对不同且更宽的波长范围的抗反射效果，同时角度响应(即，全向性)得到了改善。
图5A至5C根据一些实施方式，例示了在120k(图5A)、50k(图5B)和13k(图5C)放大倍数下，玻璃上的纳米结构化聚酰亚胺的SEM图像。图6A至6C根据一些实施方式，例示了在160k(图6A)、40k(图6B)和10k(图6C)放大倍数下，纳米结构化玻璃的SEM图像。在两种情况中，提供了所形成的纳米结构(例如腔体)的视觉证据，如在制造过程中所解释的，该纳米结构是脱湿纳米颗粒岛状物的形状的镜像。玻璃上的纳米结构化聚酰亚胺可以通过图1A至1D的过程形成，纳米结构化的玻璃可以通过图2A至2E的过程形成。
图7A和7B例示了在
Figure BDA0003298198010000121
摩擦掉色测试之前(上图)和之后(下图)，在玻璃上的纳米结构化聚酰亚胺的SEM图像，所述测试可用于测试表面的抗污和抗脏性，以及表面的摩擦磨损、磨坏和/或损坏性能。在一个实施方案中，通过以9N的恒定力在2平方厘米的纳米结构化表面区域上摩擦标准摩擦织物(例如，微纤维布)，测试机械抗性。如在图7A和7B中见到的，在进行摩擦掉色测试之前(上图)和之后(下图)，玻璃表面上的纳米结构化聚酰亚胺的整体保持完整，由此表明在施加剪切和压缩力时，制品有足够的机械抗性。
图8根据一些实施方式，例示了纳米结构化玻璃的润湿性。在用低表面张力的氟硅烷自组装单层涂覆其表面之前(“制造后”)以及该涂覆之后(“氟硅烷后”)，测量纳米结构化玻璃上的水、油酸、十六烷的接触角。作为参考，还在平坦玻璃(即，非纳米结构化玻璃；“氟硅烷之后的平坦SiO2样品”)上测量接触角，以确定并比较纳米结构化对疏水性的影响。可以看到，不仅氟硅烷增强了纳米结构化玻璃的疏水性，建立这些亚波长纳米结构还允许实现远超过平坦玻璃的超疏水性和疏油性。因此，当涂覆有低表面张力的氟硅烷自组装单层时，纳米结构化表面可以变得超疏水和疏油，并且具有极低的接触角滞后(前进接触角与后退接触角之间的差)。
因此，如本文所提供的，公开了具有增强的光学性质、机械抗性和疏水性的的改进的透明疏油表面及其制造方法。换言之，公开了基于纳米结构的新型抗反射、低雾度、透明、疏水基材。另外，还公开了用于在玻璃、聚酰亚胺、或者其他无机和有机(聚合物)材料中制造纳米结构的新型无需光刻、可扩展技术。所考虑的应用包括用于显示屏幕、太阳能面板和汽车的自清洁和抗反射表面。本文公开的表面和制造方法的优点包括：(1)用于对玻璃、聚酰亚胺、一般的无机和有机晶体进行纳米结构化的过程无需光刻、可扩展且省时；以及(2)改进了玻璃、聚酰亚胺和玻璃上的聚酰胺的光学、机械和润湿性。
如本文所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似术语旨在具有与本公开主题所涉及的领域中的普通技术人员通常可接受的用法相一致的广泛含义。审阅本公开的本领域技术人员应当理解，这些术语旨在允许对所述及要求保护的某些特征进行描述而不是将这些特征的范围限制于所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为表示所述及要求保护的主题的非实质性或微小的修改或变更被认为是在所附权利要求书中所述的本发明的范围内。
如本文中所使用的，“任选的”或“任选地”等旨在表示随后描述的事件或情况可能发生或者可能不发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的实例及不发生的实例。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其对应的定冠词“该(所述)”表示至少一(个/种)，或者一(个/种)或多(个/种)。
本文提及的元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)仅用于描述附图中各个元件的取向。应理解的是，各个元件的取向可以根据其他示例性实施方式而有所不同，并且这种改变旨在涵盖在本公开的范围内。
对于本文中使用的基本上任何的复数和/或单数术语，本领域技术人员可以适当地从复数转换为单数形式和/或从单数转换为复数形式，只要其适用于上下文和/或应用。为了清楚起见，可以在本文中明确说明各种单数/复数排列。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离所要求保护的主题的精神或范围的情况下进行各种修改和变动。因此，所要求保护的主题不受所附权利要求书及其等同形式以外的任何内容所限。

Claims (22)

1.一种制造结构化表面的方法，所述方法包括：
提供透明基材；
在基材上方设置可脱湿膜；
对可脱湿膜进行退火以形成多个岛状物；
在所述多个岛状物上方形成涂层；以及
对所述多个岛状物进行蚀刻以在涂层中形成表面特征的结构化阵列。
2.如权利要求1所述的方法，其中，可脱湿膜的厚度在
Figure FDA0003298196000000011
至
Figure FDA0003298196000000012
的范围内。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，设置的步骤通过以下中的至少一种进行：脉冲激光烧蚀、热蒸发、磁控溅射、DC溅射、AC溅射、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD、原子层沉积(ALD)、电子束(E束)蒸发或其组合。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，可脱湿膜是以下中的至少一种：金属、合金、金属氧化物、聚合物、有机材料、金属氮化物或其组合。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，可脱湿膜是以下中的至少一种：Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Au、Ag、Co、W、Pt或其组合。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中：
所述岛状物是作为有序阵列的结晶取向的岛状物或随机分布的岛状物，并且
至少一部分的岛状物具有从平行于基材的轴截取的截面形状，并且所述截面形状为以下中的至少一种：圆形、卵形、椭圆形、卡西尼卵形、笛卡尔卵形、蛋形或其组合。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，退火的步骤是在150℃至900℃的温度下进行10秒至1000秒的时间的快速热退火(RTA)。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，岛状物的至少一个尺寸在0.5nm至5000nm的范围内。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，涂层的厚度小于所述多个岛状物的高度，以暴露所述多个岛状物的一部分。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述涂层是聚合物涂层、或金属氧化物涂层、或玻璃材料涂层、或半导体材料涂层、或其组合，所述聚合物涂层包含以下中的至少一种：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)。
11.如权利要求10所述的方法，其还包括：
在50℃至200℃的第一温度下进行30秒至10分钟的第一时间的第一固化；
在150℃至300℃的第二温度下进行5分钟至25分钟的第二时间的第二固化，
其中，第一温度小于第二温度，并且
其中，第一时间比第二时间短。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述涂层是包含以下中的至少一种的可脱湿涂层：金属、合金、金属氧化物、聚合物、有机材料、金属氮化物或其组合。
13.如权利要求12所述的方法，其中，可脱湿涂层是以下中的至少一种：Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Au、Ag、Co、W、Pt或其组合。
14.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其中，蚀刻的步骤是包含以下中的至少一种的湿法蚀刻过程：过硫酸铵、FeCl3饱和溶液、KCN、H2O:HNO3、HNO3、NH4OH:H2O2、HNO3:H2O2、NH3:H2O2、H3PO4:HNO3:HAc、HNO3:H2SO4:CrO3:NH4Cl:H2O、HCl:FeCl3:H2O或其组合。
15.如权利要求1-14中任一项所述的方法，其中，表面特征的结构化阵列在经蚀刻的多个岛状物的位置处具有占用区域。
16.如权利要求1-15中任一项所述的方法，其中，表面特征的结构化阵列的至少一个尺寸在0.5nm至5000nm的范围内。
17.如权利要求12所述的方法，其还包括：
将表面特征的结构化阵列从涂层转移到基材；以及
移除所述涂层。
18.如权利要求17所述的方法，其中，转移的步骤通过各向异性蚀刻进行，并且其中，所述蚀刻进行到基材中的0.5nm至1000nm的深度。
19.如权利要求17所述的方法，其中，移除的步骤是包含以下中的至少一种的湿法蚀刻过程：HNO3:HAc:丙酮、HF:HNO3、FeCl3、HNO3:H2SO4:HAc:H2O、HNO3:H2O、HNO3:HAc、Ce(NH4)2(NO3)6:H2O、HF、H3PO4、HNO3、HF:HNO3、HCl:HNO3、2NH4NO3.Ce(NO3)3.4(H2O):HNO3:H2O、H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O或其组合。
20.一种结构化聚合物和/或结构化玻璃，包括：
表面特征的结构化阵列，
其中，表面特征的结构化阵列的至少一个尺寸在0.5nm至5000nm的范围内。
21.如权利要求20所述的结构化聚合物和/或结构化玻璃，其中，表面特征的结构化阵列形成了聚合物和/或玻璃总表面区域的5％至75％的表面区域分数。
22.如权利要求20或权利要求21所述的结构化聚合物和/或结构化玻璃，其被构造成具有以下中的至少一项：
(1)大于90％的穿透透射率；
(2)小于5％的雾度；
(3)小于5％的反射率；以及
(4)大于135°的水接触角。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101727010A (zh) * 2009-12-03 2010-06-09 吉林大学 利用多光束干涉光刻技术制备仿生彩色超疏水涂层的方法
US20110065049A1 (en) * 2009-09-14 2011-03-17 Tokyo Electron Limited Pattern forming method and manufacturing method of semiconductor device
CN102044593A (zh) * 2009-10-19 2011-05-04 杜邦太阳能有限公司 制造具有光捕获特征的tco衬底的工艺及其装置
CN102171836A (zh) * 2008-08-14 2011-08-31 布鲁克哈文科学协会 结构化柱电极
CN103328176A (zh) * 2011-01-14 2013-09-25 吉坤日矿日石能源株式会社 微细图案转印用模具的制造方法及使用该模具的衍射光栅的制造方法、以及具有该衍射光栅的有机el元件的制造方法
US20130323466A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Corning Incorporated Oleophobic glass articles and methods for making and using same
CN103534219A (zh) * 2010-11-29 2014-01-22 康宁股份有限公司 防眩光表面处理方法及其制品
US20150174625A1 (en) * 2011-11-30 2015-06-25 Corning Incorporated Articles with monolithic, structured surfaces and methods for making and using same
CN106457758A (zh) * 2014-04-09 2017-02-22 康宁股份有限公司 装置改性的基材制品及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102171836A (zh) * 2008-08-14 2011-08-31 布鲁克哈文科学协会 结构化柱电极
US20110065049A1 (en) * 2009-09-14 2011-03-17 Tokyo Electron Limited Pattern forming method and manufacturing method of semiconductor device
CN102044593A (zh) * 2009-10-19 2011-05-04 杜邦太阳能有限公司 制造具有光捕获特征的tco衬底的工艺及其装置
CN101727010A (zh) * 2009-12-03 2010-06-09 吉林大学 利用多光束干涉光刻技术制备仿生彩色超疏水涂层的方法
CN103534219A (zh) * 2010-11-29 2014-01-22 康宁股份有限公司 防眩光表面处理方法及其制品
CN103328176A (zh) * 2011-01-14 2013-09-25 吉坤日矿日石能源株式会社 微细图案转印用模具的制造方法及使用该模具的衍射光栅的制造方法、以及具有该衍射光栅的有机el元件的制造方法
US20150174625A1 (en) * 2011-11-30 2015-06-25 Corning Incorporated Articles with monolithic, structured surfaces and methods for making and using same
US20130323466A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Corning Incorporated Oleophobic glass articles and methods for making and using same
CN106457758A (zh) * 2014-04-09 2017-02-22 康宁股份有限公司 装置改性的基材制品及其制备方法

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