专利名称：一种构筑微米、亚微米结构表面的方法
技术领域：
本发明涉及一种新的构筑二维微米、亚微米结构表面的方法，具体为构筑与原模板结构互补且结构为基底材料和聚合物相间的微米、亚微米结构表面的构筑方法。
背景技术：
二维的微米、亚微米结构表面在微电子学、材料科学、超分子科学、细胞生物学等方面都有着重要的科学意义和应用价值。二维微米、亚微米结构表面的构筑可以通过多种途径来实现，光刻是应用最为广泛的传统方法，利用紫外或X射线等电磁波辐照诱发材料分子结构发生化学变化产生潜像，然后用刻蚀的方法将潜像变为凹凸的结构。光刻法仅局限于光刻胶等感光物质，且由于光的衍射造成光刻法固有的分辨极限(根据Rayleigh分辨力公式R＝K1λ/NA，0.10μm将成为光学光刻的极限)。电子束刻蚀的方法与光刻法原理近似，由于采用了电子束，分辨率大为提高，但电子束刻蚀效率极低，很难在大面积上实现。
Whitesides等人于1993年提出的微接触印刷法(KUMAR A，WHITESIDES GM.Features of gold having micrometer to centimeter dimentions can be formed through acombination of stamping with an elastomeric stamp and an alkanethiol“ink”followed bychemical etching(J)Appl PhysLett，1993，63(14)2002-2004)，此法用聚二甲基硅氧烷(PDMS)在光刻法等构筑的微米亚微米结构表面翻制模板，然后将PDMS印模浸入适当分子，如含巯基的长链烷烃，即可在镀金的表面上压印上与母板结构互补的图案。1995年这种方法经Stephen Y.Chou进一步改进(Chou S Y，KRAUSS P R，RENSTROM P J.Imprint of sub 25nm vias and trenches in polymers[J]Appl Phys Lett，1995，67(21)3114-3116)，出现了纳米压印技术。其基本过程为，以电子束刻蚀等技术制作一个刚性的母板；然后在基片上旋涂一层聚合物薄膜，把母板压在基片上的聚合物薄膜上，再将其放入压印机加热至聚合物玻璃化转化温度tg以上，加压一定时间，再把温度降到聚合物tg附近把母板与聚合物层相分离，与母板互补的图案就被转移到了聚合物薄膜阻挡层上。
2000年，Gleiche M等发现二棕榈酸酰胆碱(DPPC)等两亲性有机分子用LB技术在低压快速提拉(1000μm)的条件下能实现周期可控的沟槽阵列结构(GLEICHE M，CHI L F，FUCHS H.Nanoscopic channel lattices with controlled anisotropicwetting，Nature，2000，403173-175)，为构建二维微米亚微米结构表面提供了一种新方法。Zhang X等发现在石墨表面自组装喹吖啶酮的衍生物，通过控制取代基的不同可以实现特征结构10nm左右的二维有序结构(QIU D L，YE K Q，WANG Y，ZOUB，ZHANG X etc，In situ sanning tunnel microscopic investigation of the two dimensionalordering of different alkyl chain-substituteed quinacridone derivatives at highly orientedpyrolytic graphite/solution interface，Langmuir 2003，19678-681)。
发明内容
本发明的目的是提供一种构筑微米、亚微米表面结构的新方法。本发明结合了光刻与纳米压印等几种构筑二维微米亚微米结构表面的方法而创造出的一种新方法，它为微结构的构筑提供了一种新的途径并扩展了微结构构筑适用的范围。
本发明所述方法可以广泛用于制备不同聚合物与基底相间的微米亚微米表面结构，在纳米科学、材料科学、电子技术、光电器件和光学器件、生物芯片和微流体器件等方面都有着潜在的应用价值。
光刻是广泛应用的制备微结构的方法，可参见中国专利CN90107038.6，“大面积紫外光刻(曝光)方法及其装置”，利用紫外或X射线等电磁波辐照诱发材料分子结构发生化学变化产生潜像，而被模板阻挡的部分结构不变，然后用刻蚀的方法将潜像变为凹凸的结构，即得到了与模板相同(正型光刻胶)或相反(负型光刻胶)的微结构。对于光刻，旋涂膜为光刻胶，其特征为紫外曝光区域聚合体结合链断开，变得易溶解(正型光刻胶)或紫外曝光区域主链的随机十字链接更为紧密，并且从链下坠物增长，聚合体的溶解度降低(负型光刻胶)本发明中用到的光刻胶是北京化学试剂研究所生产的BP212型紫外正型光刻胶，粘度(25℃)(37±2)×10-3Pa·S。光刻机适用于百纳米到几微米厚的光刻胶的紫外曝光刻蚀，本发明中我们光刻胶层的厚度均控制在2μm左右，光刻胶旋涂条件为800～5000转/S，旋转10～180S；光源为1000±200W的高压汞灯，发光波长在390±20nm。
纳米压印所用的基底为单晶硅片、石英片、敷有金属底膜的玻璃片等，在基底上旋涂一层聚合物阻挡层(通过调节转速和溶液粘度可以控制旋涂膜的厚度，此发明中控制膜厚为200～400nm)。把基底旋涂聚合物的一面朝上，把由光刻或电子束刻蚀的方法制得的具有目标微结构的刚性模板结构(称之压模)朝下贴紧基底放到压印机的压印盘上；把基底及压模加热到聚合物薄膜的玻璃相变点tg之上，此时聚合物有较好的流动性，开动压印机把压模以一定压力压到基底上的聚合物薄膜上，压强一般取10～150bar，使聚合物充满压模的凹图案花纹。然后进行冷却，当温度降到相变点tg附近时把压模与所压底片分离(即退模)，聚合物上即留下与压模结构互补的结构，再经过干法刻蚀将聚合物阻挡层的残留层刻掉，本发明用的是氧等离子体刻蚀系统(Plasma System100，PVA-TEPLA，Germany)刻蚀，即得到与压印机压模结构互补的具有微米或亚微米结构的聚合物阻挡层模板(过程参见图1)。
本发明所述构筑微米、亚微米结构表面的方法，包括如下步骤(如图2)1、利用紫外光刻或纳米压印技术在旋涂有光刻胶或聚合物阻挡层的基底21上构筑具有微米或亚微米结构光刻胶或聚合物阻挡层22的模板；2、将此模板压印在旋涂于平滑玻璃23上的聚合物预聚体或偶氮光刻胶涂层24上，保持压力10～50bar、2～30min，从而将聚合物预聚体或偶氮光刻胶涂层24挤入光刻胶或聚合物阻挡层22的间隙内，形成与光刻胶或聚合物阻挡层22结构互补的聚合物预聚体或偶氮光刻胶图案25；3、将平滑玻璃23剥离，从而在基底21上形成光刻胶或聚合物阻挡层22与聚合物预聚体或偶氮光刻胶25图案相间的微米或亚微米结构；4、静置2～24小时后，在光照或加热的条件下使聚合物预聚体或偶氮光刻胶25聚合或固化，再利用溶剂溶掉光刻胶或聚合物阻挡层22，即可在基底21上得到具有微米或亚微米结构的聚合物或偶氮光刻胶图案26。
上述方法中所涉及的基底包括具有光滑平面的单晶硅、玻璃、ITO玻璃、石英、云母片、聚合物或金属基底，或者是经单分子自组装修饰的上述基底。
上述方法中所涉及的聚合物阻挡层是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚二丁烯、聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯丁二烯共聚物(SBS)、聚对苯乙烯聚氧化乙烯共聚物(PPVPE)、ABS树脂、聚苯撑乙烯类(PPV)的MEH-PPV、BEH-PPV和BuEH-PPV、聚对苯类的PPP等分子链具有柔性、能够旋涂成膜、玻璃化转化温度tg在合适范围(不高于200℃)的聚合物材料。
上述方法中所涉及的聚合物预聚体涂层是聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丙烯酸双环戊烯基酯、邻苯二甲酸二稀丙脂(DAP)、环氧树脂等原始状态为粘稠液体，经加热或紫外光照处理能够聚合固化的物质(聚合物)。
我们用原子力显微镜(Nanosope IIIa，Digital Instrument Co.，Santa Babara，CA)全程跟踪了用该法(光刻模板压印制PDMS微结构)制作微结构的各个过程。(图3)通过原子力显微镜及电镜对不同样品不同过程的跟踪观察，我们发现用此法可以实现微米亚微米级图案的很好转移。最终聚合物的图案为母板图案的反转。
光刻是在普遍使用的光刻机上进行的，压印是在的纳米印刷系统(ObducatNIL-25-OB-LT-PL-LW Nanoimprinter，Sweden)上进行的。
我们用不同的材料在石英、玻璃、ITO玻璃、单晶硅、金属、聚合物等基底上构筑出了不同的规则图案。此技术制作微米亚微米表面结构具有尺寸小(100nm)、成本低、工艺简单、效率高、面积大、可批量生产、适用于PDMS等不易用常规方法构筑小结构的物质等优点。这一方法可以用于制备不同聚合物与基底相间的微米亚微米表面结构，在纳米科学、材料科学、电子技术、光电器件和光学器件、生物芯片和微流体器件等方面都有着潜在的应用价值。可广泛用于制备各种二维微米亚微米结构表面，在相关光电、生物检测、微反应器等器件制备中的具有广泛的应用。
本专利制备的不同材料相间的结构表面，在其上蒸镀同一种发光分子后，可以利用基底材料结构不同诱导荧光分子具有不同的聚集状态，从而在同一平面基底上仅通过蒸镀同一种染料分子即可以实现两种以上荧光发光颜色。
下面是本专利中应用到的喹吖啶酮及其衍生物的结构式和吡唑蒽分子的结构式，选用此两种发光化合物，只是用来对本专利进行说明，而不是对本专利的限制。
N，N’-di(n-butyl)quinacridone (DBQa) 3-(9-anthrye)pyrazole (ANP)上述材料可按文献报道的方法合成的(Kaiqi Ye，Jia Wang，Hui Sun，Yu Liu，Zhongcheng Mu，Fei Li，Shimei Jiang，Jingying Zhang，Hongxing Zhang，Yue Wang，and Chi-MingChe，J.Phys.Chem.B 2005，109，8008-8116；Trofimenko，S.；Calabrese J.C.and Thopson，J.S.Inorg.Chem.1987，26，1507-1514；Trofimenko，S.；Calabrese J.C.；Kochi，J.K.；Wolowiec，S.；Hulsbergen，F.B.and Reedijk，J.Inorg.Chem.1987，26，1507-1514)，蒸镀前样品均经过真空升华提纯。
图1纳米压印操作示意图；图2本发明所述的构筑二维微米、亚微米结构的方法示意图；图3图2方法实施过程中AFM(Nanosope IIIa，Digital Instrument Co.，Santa Babara，CA)跟踪图像；A(a)光刻胶母板的二维图像；A(b)光刻胶母板的三维图像；B(a)填充上PDMS后的二维图像；B(b)填充上PDMS后的三维图像；C(a)为洗脱掉光刻胶后的PDMS微结构二维图像；C(b)为洗脱掉光刻胶后的PDMS微结构三维图像；图4实施例1所述在石英基底上构筑的PDMS条形结构场发射电镜(FieldEmission Scanning Electron Microscope JSM-6700F，JEOL，Japan)照片；图5(a)实施例4所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS点形结构的荧光显微镜(Olympus Reflected Fluorescence System BX51，Japan)照片；图5(b)实施例4所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS条带沟槽结构的显微镜照片；图5(c)实施例4所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS点形结构的AFM相片(15μm×15μm)。
图5(d)实施例4所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS点形结构AFM相片的截面图。
图5(e)实施例4所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS条带沟槽结构的AFM相片(100μm×100μm)。
图5(f)实施例4所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS条带沟槽结构AFM相片的截面图。
图6(a)实施例5所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS圆环形结构的AFM相片(125μm×125μm)。
图6(b)实施例5所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS圆环形结构AFM相片的截面图。
图7(a)石英基底上构筑的PDMS条形结构(周期50μm，PDMS条带22μm，沟槽28μm，深度2μm)蒸镀喹吖啶酮后的荧光显微镜照片；图7(b)石英基底上构筑的PDMS点状结构(PDMS点直径19μm，点点间距22μm，深度2μm)蒸镀喹吖啶酮后的荧光显微镜照片；图8石英基底上构筑的PDMS条形结构蒸镀喹吖啶酮后的荧光光谱；激发光波长495nm，入射出射狭缝值均为3；图9(a)为石英基底上构筑的PDMS条形结构(周期50μm，PDMS条带22μm，沟槽28μm，深度2μm)蒸镀吡唑蒽后的荧光显微镜照片；图9(b)为石英基底上构筑的PDMS点状结构(PDMS点直径19μm，点点间距22μm，深度2μm)蒸镀吡唑蒽后的荧光显微镜照片；图10石英基底上构筑的PDMS条形结构蒸镀吡唑蒽后的荧光分光光度计谱图，激发光波长373nm，入射狭缝值为5，出射狭缝值为3；图11实施例9所述的在单晶硅基底上构筑的PDMS圆环形结构的荧光显微镜相片。
如图1所示，11为基底，12为聚合物阻挡层，13为刚性模板(压模)；如图2所示，21为光刻(压印)的基底，此发明中可为石英、ITO玻璃、玻璃、单晶硅、金属等材料；22为具有微米或亚微米结构的经紫外曝光固化的光刻胶或纳米压印的聚合物阻挡层；23为用于旋涂PDMS等聚合物材料的玻璃基底，其仅作为承载聚合物材料的依托，压印完毕后剥离扔掉；24为旋涂的聚合物预聚体或偶氮光刻胶涂层；25为挤入微结构凹槽内的聚合物预聚体薄膜或偶氮光刻胶；26加热聚合的聚合物微结构或紫外曝光聚合的偶氮光刻胶。
本发明利用紫外光刻、压印等技术在旋涂有光刻胶或聚合物阻挡层的基底21上构筑微米或亚微米结构的光刻胶或聚合物阻挡层22(图2步骤A)，再以此为模板压印在旋涂于平滑玻璃23上的聚合物预聚体或偶氮光刻胶涂层24上(图2步骤B)，保持压力10-50bar、2-30min，从而将聚合物预聚体涂层24挤入光刻胶或聚合物阻挡层22其间的凹槽内，形成聚合物预聚体结构25，然后将平滑玻璃23剥离，从而在基底21上形成与光刻胶或聚合物阻挡层22、聚合物预聚体25相间的结构，而玻璃做为牺牲材料剥离后即可抛弃(图2步骤C)。静置2～24小时后，在光照或加热的条件下促使预聚体结构25聚合为聚合物结构26(图2步骤D)，再根据溶解性的不同利用溶剂选择性的溶掉光刻胶或聚合物阻挡层22，即可在基底21上得到微米或亚微米的聚合物26结构表面(图2步骤E)。
如图3所示，原子力图像均为80μm×80μm。
A为光刻胶母板的二维及三维图像，其中32为光刻胶，宽度9μm，高2.5μm；31为基底石英，沟槽宽度11μm；B为填充上PDMS后的二维及三维图像，其中32为光刻胶，宽度9μm，高0.2μm；33为PDMS，沟槽宽度11μm；C为选择性洗脱掉光刻胶后的PDMS微结构二维及三维图像，33为PDMS，宽度11μm，高2.3μm；31为基底石英，沟槽宽度9μm。
如图4所示，该图案为周期20μm、条带宽10μm、沟槽宽10μm、高度2μm的微结构。
如图5(a)、(c)、(d)所述，方形结构的边长2μm、点点间距7μm、高度300nm。
如图5(b)、(e)、(f)所述，条带宽相等1.2μm、沟槽宽度不等(最小值1.5μm，具体值参见截面图所示)、高度400nm的条带沟槽。
如图6(a)、(b)所示，石英基底上构筑的PDMS圆环形结构的周期41μm、环外径17μm、小环宽度2μm、大环外径37μm、高度200nm。
如图7(a)所示，为石英基底上构筑的PDMS条形结构(周期50μm，PDMS条带22μm，沟槽28μm，深度2μm)蒸镀喹吖啶酮后的荧光显微镜照片；图7(b)为为石英基底上构筑的PDMS点状结构(PDMS点直径19μm，点点间距22μm，深度2μm)蒸镀喹吖啶酮后的荧光显微镜照片，PDMS部分为绿色发光，石英部分为橙色发光。
如图9(a)所示，为石英基底上构筑的PDMS条形结构(周期50μm，PDMS条带22μm，沟槽28μm，深度2μm)蒸镀吡唑蒽后的荧光显微镜照片；如图9(b)所示，为石英基底上构筑的PDMS点状结构(PDMS点直径19μm，点点间距22μm，深度2μm)蒸镀吡唑蒽后的荧光显微镜照片。PDMS部分为蓝色发光，石英部分为绿色发光。
具体实施例方式
下面通过实施例来进一步阐明本发明方法及应用，而不是要用这些实施例来限制本发明。本发明分别采用了石英、玻璃、硅片几种基底，用光刻和压印的方法制作结构母板，然后用PDMS、偶氮光刻胶做填充材料，构筑了微结构的表面。
实施例1在石英基底上，以光刻(详细内容见发明内容里的简介)的方法构筑出规则图案(光刻胶条带宽度10μm、高2.3μm，基底为石英，沟槽宽度10μm)，然后用PDMS(Silicone elastomer KIT 184，Daw corning，KIT 184型硅橡胶，道康宁公司)压印填充(PDMS旋涂膜厚约1.5μm，纳米压印压力15bar、时间10min、过程温度均为25℃)，静置3个小时后，在70℃下加热6个小时促使PDMS预聚体聚合为PDMS聚合物，然后用乙醇选择性洗脱(无水乙醇＞99.7％，分析纯，20ml清洗3min，洗2-3次)掉光刻胶，即得到如图4所示的规则图案。
实施例2在玻璃基底上，以光刻的方法构筑出规则图案(同实施例1)，然后用偶氮光刻胶(P/N6031 NORLAND OPTICAL ADHENSIVE，Norland products，Inc.Cranbury，NJ，P/N6031型光敏胶，北国产品公司，美国新泽西)压印填充(偶氮光刻胶旋涂膜厚约1.5μm，纳米压印压力10bar、时间8min、过程温度均为25℃)，剥离后用紫外灯曝光30min使偶氮光刻胶固化，用乙醇选择性洗脱掉光刻胶(无水乙醇20ml清洗3min，洗2-3次)后即得到规则图案条带10μm、沟槽10μm、高度2μm的微结构(如实施例1)。
实施例3在氟化物硅烷化试剂(SIH5841.2(Heptadecafluoro-1，1.2，2-tetrahydradecyl)triethoxysilane，C16H19F17O3Si，ABCR GmbH&Co.KG)、烷基硅烷化试剂(Octadecyltrimethoxysilane，tech.，90％，Sigma-aldrich.inc)、氨基硅烷化试剂((3-Aminopropyl)-trimethoxylsilane.97％，Sigma-aldrich.inc)单层分子自组装修饰的石英、玻璃、单晶硅基底上(烷基硅烷化试剂用液相组装的方法自组装，取两滴配成50ml甲苯溶液，将洁净干燥的基底材料浸泡其中4h，取出用甲苯超声清洗5min，洗三次，再用去离子水超声清洗5min，洗三次，然后用氮气吹干备用；氨基硅烷化试剂、氟化物硅烷化试剂用气相组装的方法自组装，在真空干燥器内滴两滴硅烷化试剂，抽真空使真空度维持在0.01～0.015Mpa，沉积15min完成气相组装，用去离子水超声清洗5min，洗三次，然后用氮气吹干备用)，以光刻的方法构筑出规则图案(周期50μm、光刻胶条带30μm、沟槽20μm高度2.3μm的微结构)，然后用PDMS预聚体压印填充，用乙醇选择性洗脱光刻胶后即得到规则图案，周期50μm、PDMS条带22μm、沟槽28μm、高度2μm的微结构(如实施例1)。
实施例4在铝片、银片等清洁平滑金属基底(基底分别用丙酮、氯仿、乙醇、去离子水超声清洗5min，用氮气吹干，然后烘干)上，以纳米压印的方法(详细内容见发明内容里的简介，聚合物阻挡层为200nm厚的PMMA，纳米压印压力35bar、时间10min、压印温度160℃、退模温度60℃)构筑出图案表面(图案结构与图5(c)、(d)、(e)、(f)凹凸互补)，然后用偶氮光刻胶压印填充(偶氮光刻胶旋涂膜厚约1.5μm，纳米压印压力10bar、时间8min、温度均为25℃)，用氯仿选择性洗脱PMMA后即得到规则图案(如图5所示)。
实施例5在单晶硅基底上，以纳米压印的方法构筑出PMMA规则图案(图案结构与图6(a)、(b)凹凸互补)，然后用PDMS压印填充(PDMS旋涂膜厚约150nm，纳米压印压力15bar、时间10min、温度均为25℃)，用氯仿选择性洗脱(氯仿20ml清洗3min，洗2-3次)后即得到规则图案(图案结构如图6(a)、(b)所示)。此实施例证实本法也适用于较为复杂的微结构的制备。
实施例6在聚苯乙烯等聚合物基底上(用乙醇清洗三次再用去离子水清洗三次，然后用氮气吹干)，以光刻的方法构筑出规则图案(周期50μm、光刻胶条带28μm、沟槽22μm、高度2.3μm的条带沟槽结构)，然后用PDMS压印填充(PDMS旋涂膜厚约1.5μm，纳米压印压力15bar、时间10min、温度均为25℃)，用乙醇选择性洗脱后即得到规则图案周期50μm、条带宽22μm、沟槽宽28μm、高度2μm的微结构(如实施例1)。
实施例7采用与实施例1相同的方法，在石英衬底上构筑条形和点状的PDMS规则图案，用真空蒸镀的方法将20nm喹吖啶酮蒸镀到图案化的石英衬底。有机分子薄膜蒸镀是在自控多源有机气相沉积系统中进行的，真空度为5×10-4Pa，并通过控制电流大小控制加热温度，以静振片频率变化值来检测蒸镀速度和蒸镀层的厚度，测量值为静振片上沉积的薄膜厚度，基底上沉积的有机薄膜的真实厚度可能会因基底材料的不同而有差异。本专利中提及的蒸镀薄膜的厚度如无特殊说明，均为静振片频率变化值换算的厚度，本实验中对蒸镀速度无严格要求，从1nm/min-900nm/min均可行。荧光显微镜下即可观察到由绿色(PDMS，浅颜色)和橙色(石英，深颜色)构成的规则图案，如图7所示。
如图8所示，从荧光光谱(Shimadzu RF-5301PC spectrophotometer)上可以看到有两个发射峰。分别位于541nm和581nm，分别对应着绿色和橙色荧光。该实施例在电致、光致荧光器件制备中具有重要意义，尤其在同一基底上由同一种发光分子实现不同发光颜色方面具体重要意义。
实施例8采用与实施例1相同的方法，在石英衬底上构筑条形和点状的PDMS规则图案，用真空蒸镀的方法将30nm吡唑蒽(ANP)蒸镀到图案化的石英衬底，荧光显微镜下即可观察到由蓝色(PDMS，深色)和绿色(石英，浅色)构成的规则图案，如图9所示。
如图10所示，从荧光光谱上可以看到有两个发射峰。分别位于419nm和500nm，分别对应蓝色和绿色。该实施例同样在电致、光致荧光器件制备中具有重要意义。
实施例9在实施例5构筑的结构上单晶硅基底上，用真空蒸镀的方法蒸镀10nm吡唑蒽(ANP)荧光显微镜下即可观察到由蓝色(PDMS，深色)和绿色(单晶硅，浅色)构成的圆环图案，如图11所示。
权利要求
1.一种构筑微米、亚微米结构表面的方法，包括如下步骤a、用紫外光刻或纳米压印技术在旋涂有光刻胶或聚合物阻挡层的基底(21)上构筑具有微米或亚微米结构光刻胶或聚合物阻挡层(22)的模板；b、将此模板压印在旋涂于平滑玻璃(23)上的聚合物预聚体或偶氮光刻胶涂层(24)上，保持压力10～50bar、2～30min，从而将聚合物预聚体或偶氮光刻胶涂层(24)挤入光刻胶或聚合物阻挡层(22)的间隙内，形成与光刻胶或阻挡层聚合物(22)结构互补的聚合物预聚体或偶氮光刻胶图案(25)；c、将平滑玻璃(23)剥离，从而在基底(21)上形成光刻胶或聚合物阻挡层(22)与聚合物预聚体或偶氮光刻胶图案(25)相间的结构；d、静置2～24小时后，在光照或加热的条件下使聚合物预聚体或偶氮光刻胶(25)聚合或固化，再利用溶剂溶掉光刻胶或聚合物阻挡层(22)，即可在基底(21)上得到具有微米或亚微米结构的聚合物或偶氮光刻胶图案(26)。
2.如权利要求1所述的构筑微米、亚微米结构表面的方法，其特征在于采用具有光滑平面的单晶硅、玻璃、ITO玻璃、石英、云母片、聚合物或金属基底，或采用经单分子自组装材料修饰的上述基底。
3.如权利要求1所述的构筑微米、亚微米结构表面的方法，其特征在于聚合物阻挡层是分子链具有柔性、能够旋涂成膜、玻璃化转化温度tg在200℃以下的聚合物材料。
4.如权利要求3所述的构筑微米、亚微米结构表面的方法，其特征在于聚合物阻挡层是聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二丁烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚对苯乙烯聚氧化乙烯共聚物、ABS树脂、聚苯撑乙烯类的MEH-PPV、BEH-PPV、BuEH-PPV或聚对苯类的PPP分子。
5.如权利要求1所述的构筑微米、亚微米结构表面的方法，其特征在于聚合物预聚体涂层是聚二甲基硅氧烷、偶氮光刻胶、丙烯酸双环戊烯基酯、邻苯二甲酸二稀丙脂或环氧树脂。
6.权利要求1-5任何一项方法构筑的微米、亚微米结构表面在同一基底上通过蒸镀同一种染料分子而实现两种以上荧光发光颜色方面的应用。
全文摘要
本发明提供了一种构筑二维微米亚微米结构表面的新方法。利用传统的紫外光刻或压印等技术在旋涂有光刻胶或聚合物阻挡层的硅、玻璃、石英等基底上构筑微米亚微米结构表面，以此为模板压印在平滑玻璃上旋涂的聚合物的预聚体，保持压力一段时间，然后将模板剥离。静置几个小时后，在光照或加热的条件下促使预聚体聚合为聚合物，再根据溶解性的不同利用溶剂选择性的溶掉光刻胶或阻挡层，即可得到目标聚合物与基底材料相间的微米亚微米结构表面。本发明所述方法制备的微米表面结构具有尺寸小(几百纳米)、成本低、工艺简单、效率高、面积大、可批量生产、适用于PDMS等不易用常规方法构筑小结构的物质等优点。
文档编号G03F7/00GK1828426SQ20061001674
公开日2006年9月6日 申请日期2006年4月4日 优先权日2006年4月4日
发明者吕男, 胡伟, 迟力峰 申请人:吉林大学