的程序对预先设计图形进行数字化设计而形成。预先设计区域3还可以通过设计软件(如AutoCAD，Google Sketchup，Mat lab)来设计出对应的图形。
[0039]本实施例中，所述预先设计区域3通过将预先设计图形进行切片处理后形成若干个相应的切片层并产生相应的曝光点，所述激光直写设备通过激光体像素对每一所述曝光点逐次进行曝光，相邻曝光点相连从而形成连续的曝光区。
[0040]本发明采用激光体像素扫描的方式，显著提高了曝光速度。此外，本发明采用高灵敏的IP-S光刻胶，不仅可以获得高分辨率图形，还可以使所制备的三维结构具有更高的稳定性。
[0041 ]双光子三维纳米加工系统利用飞秒激光作为激光光源，在光路中安置衰减器与快门调节激光的强度与曝光时间。光束经透镜组扩束后通过大数值孔径物镜聚焦到光刻胶2上。当聚焦点位于光刻胶2内部时，激光聚焦点附近的微小区域就是激光直写的最小单位，即体像素。体像素的形状大致为椭球形。通过相关软件使体像素按照预定的路径扫描移动，进行曝光扫描，从而获得所需的三维结构。
[0042]图2是图1所示三维结构的结构示意图。图3是图2所示三维结构的横截面侧视图。参见图3，所述三维结构是由支撑柱形结构4、顶部微盘5以及垂耳部6所形成的双凹环形，所述顶部微盘5的中心与所述支撑柱形结构4的中心在同一竖直方向上，所述垂耳部6垂直布置在所述顶部微盘5的边缘并朝向所述衬底I。可选地，所述顶部微盘5可以为圆形、三角形或多边形。
[0043]在一个实施例中，顶部微盘5为圆形，支撑柱形结构4为圆柱体。本实施例中的体像素的扫描路径为一条连续的路径。图6是图1所示三维结构的激光直写设备的激光体像素的扫描路径的示意图。其中，图中箭头代表激光体像素的位移方向。参见图6，该路径从衬底I与光面胶介面处开始。首先参见图6a，进行支撑柱形结构4的点到点的平面区域扫描，由外向里扫描。完成第一个扫描平面后，参见图6b，然后沿Z轴上升一定距离后，继续进行平面内的区域扫描，直到顶部微盘5的下表面。接着，参见图6c，激光体像素继续沿Z轴上升一定的距离，位移至顶部微盘5的边缘，由外至里，由上至下进行位移。参见图6d，激光体像素沿顶部微盘5的外侧，进行垂耳部6的扫描，扫描路径仍是由外至里，由上至下，直至垂耳部6扫描结束。这样，激光体像素的运动轨迹是均匀连续的，不会出现重复扫描的区域。在激光体像素的扫描过程中，扫描完第一个平面后，使得沿着直线上升轨迹扫描至任一位置的激光体像素，均与前一平面扫描所形成的曝光区域存在交叠，这样就能使上下相连的两个平面对应的曝光区相互拼接，最终形成的双凹环形的曝光区。
[0044]本发明中的曝光区是一次成型的，因此其具有良好的结构稳定性，不容易坍塌。所以，本发明的方法可重复性高，有助于提高成品率。并且，本发明的三维环凹结构对所以液体，包括表面能极低的液体，具有全超憎特性。
[0045]参见图5d，在步骤S4中，对所述曝光区的光刻胶2进行显影、定影，即可获得所需的双凹环形的三维结构。所述光刻胶2采用负性光刻胶，对所述曝光区的光刻胶2进行显影、定影具体包括:将曝光后的所述光刻胶2浸泡在丙二醇甲醚醋酸酯显影液中30分钟，再采用异丙醇定影5分钟，然后用氮气枪吹干，从而获得所述三维结构。
[0046]如图1所示，还可以在所述三维结构表面制备功能层7。参见图5e，在步骤S5中，所述制备功能层7可以是在所述三维结构表面进行介质和/或金属的沉积。其中，金属层为适合于实际应用的需求，例如满足表面等离激元激发和传播的材料，可以是金或银。介质层可以进一步提高结构的稳定性，另一方面通过介质层的选取，可以进一步调整介质和/或金属界面特性，从而实现结构特性的调控。所述介质材料包括Al203、Si3N4、Si02、Hf02中的一个或多个。
[0047]在本发明的一个具体实施例中，采用石英玻璃作为衬底I。并利用Matlab(矩阵实验室)编写双凹环形的三维结构的相应的激光体像素的扫描路径形成对应的三维曲线，将三维曲线数据化后并载入到激光直写设备的相应软件中。采用从下而上方式，利用激光功率为52mw，中心波长为780nm的飞秒激光，脉宽约为120fs，使用数值孔径NA= 1.4的100 X油浸物镜，光具有的体像素的横向尺寸Vx为360nm，纵向尺寸Vz为lOOOnm，从而使三维上升轨迹中上下相邻的体像素间在水平方向上的叠加为210nm，高度方向上的叠加为840nm。三维上升轨迹中，分别位于上下相邻的两个圆的上下相邻的体像素在竖直方向的递增量为dz，水平方向的递减量为dr，dz/dr的值大致固定为4。在一个更具体的实施例中，dr=190nm，dz= 760nm，制备出的三维结构，其总高为20μηι，支撑圆柱4的半径为ΙΟμπι，顶部微盘5的半径为40μηι，垂耳部6的内径为3 8μηι，外径为40μηι。在三维结构的表面米用电子束蒸发的方式沉积40nm的金膜，从而可以获得既具有液体全超憎功能，又具有三维等离激元光学特性的三维结构。经过测试表明，该三维结构与水的接触角以及与酒精的接触角，均大于160°。
[0048]图4是图3所示三维结构的主视图。参见图4，该三维结构采用双凹环形结构，对所有液体，包括表面能极低的液体，均具有全超憎特性，具有较广泛的应用前景。
[0049]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1.一种具有液体全超憎功能的三维结构的制备方法，具体步骤如下: 步骤1、选取用于支撑所述三维结构的衬底； 步骤2、在所述衬底上敷涂光刻胶； 步骤3、使用激光直写设备对所述光刻胶的预先设计区域进行曝光，形成曝光区； 步骤4、对所述曝光区的光刻胶进行显影、定影，获得所述三维结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述预先设计区域通过将预先设计图形进行切片处理后形成若干个相应的切片层并产生相应的曝光点，所述激光直写设备通过激光体像素对每一所述曝光点逐次进行曝光，相邻的曝光点相连从而形成连续的曝光区。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述预先设计区域通过所述激光直写设备中的程序对预先设计图形进行数字化设计而形成。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述预先设计区域采用Matlab软件设计形成。5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其中，所述光刻胶采用正性光刻胶。6.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其中，所述光刻胶采用负性光刻胶，对所述曝光区的光刻胶进行显影、定影具体包括:将曝光后的所述光刻胶浸泡在丙二醇甲醚醋酸酯显影液中30分钟，再采用异丙醇定影5分钟，然后用氮气枪吹干，从而获得所述三维结构。7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其中，所述三维结构是由支撑柱形结构、顶部微盘以及垂耳部所形成的双凹环形，所述顶部微盘的中心与所述支撑柱形结构的中心在同一竖直方向上，所述垂耳部垂直布置在所述顶部微盘的边缘并朝向所述衬底。8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述顶部微盘为圆形、三角形或多边形。9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法，其中，还包括在所述三维结构表面制备功能层，所述制备功能层为在所述三维结构表面进行介质和/或金属的沉积。10.根据权利要求9项所述的制备方法，其中，所述金属材料为金或银，所述介质材料包括八1203、3丨必4、3丨02、!1?)2中的一个或多个。
【专利摘要】本发明提供了一种具有液体全超憎功能的三维结构的制备方法，涉及三维微纳米加工技术。所述方法的具体步骤如下：选取用于支撑所述三维结构的衬底；在所述衬底上敷涂光刻胶；使用激光直写设备对所述光刻胶的预先设计区域进行曝光，形成曝光区；对所述曝光区的光刻胶进行显影、定影，获得所述三维结构。本发明的三维结构的制备方法，相对于现有技术中的加工方法，减少了多次进行刻蚀的工艺，工艺难度比较低，耗时较少，并且制成的三维结构具有较高的灵活性。本发明的三维结构的制备方法可重复性高，可以有助于提高成品率。
【IPC分类】B81C1/00
【公开号】CN105480939
【申请号】CN201510881854
【发明人】李无瑕, 郝婷婷, 李俊杰, 顾长志
【申请人】中国科学院物理研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月3日