一种用于制备阵列薄膜的装置及制备方法与流程

本发明属于阵列薄膜制备的，尤其涉及一种用于制备阵列薄膜的装置及制备方法。

背景技术：

1、周期性排列的微纳结构因其独特的光电性能和良好的结构可控性而被广泛应用于光电器件领域。采用低成本、多样化的胶体球自组装技术可以方便、精确地制备周期性排列的微纳结构，如通过气-液界面自组装方法可以获得大面积紧密排列的聚苯乙烯(polystyrene，ps)球单层模板。该方法使ps胶体悬浮液在水的表面张力作用下逐渐扩散，并在颗粒相互作用力下，邻近的ps胶体微球自发的在气-液界面进行自组装形成ps阵列薄膜，随后该阵列薄膜可以通过手动“液面打捞”的方式将其转移到相应衬底上待用。

2、现有阵列薄膜制备时，在阵列薄膜转移过程中会由于手抖动或衬底提升速度不均等原因导致ps阵列薄膜出现各种缺陷，破坏了阵列薄膜的周期性排列，从而限制了ps薄膜规模化生产的潜力。

技术实现思路

1、本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种用于制备阵列薄膜的装置及制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种用于制备阵列薄膜的装置，包括：

3、晶圆夹具，所述晶圆夹具设有把手，晶圆夹具用于装夹晶圆；

4、升降机构，所述升降机构与把手相连，用于驱动晶圆夹具升降以控制晶圆夹具及晶圆与含有紧密排列微球的微球溶液浸泡接触或脱离，晶圆夹具匀速捞膜使得晶圆表面形成有阵列薄膜；

5、控制器，所述控制器与升降机构相连，用于控制升降机构的升降速度和提升时间。

6、作为优选，所述晶圆夹具包括第一弧形夹持部和第二弧形夹持部，第一弧形夹持部的一端和第二弧形夹持部的一端转动连接，第一弧形夹持部的另一端和第二弧形夹持部的另一端用旋钮开关相连。

7、作为优选，所述把手和晶圆夹具表面呈60°夹角。

8、作为优选，所述微球溶液是按气-液界面自组装方法将微球与乙醇的混合液缓慢分散到纯水液面上，加入十二烷基硫酸钠溶液使得微球紧密排列后得到的溶液。

9、作为优选，所述微球为pmma微球、金纳米球或ps微球中的一种。

10、作为优选，所述升降机构为电动升降杆机构、液压升降机构、电动丝杠滑座机构中的一种。

11、作为优选，所述升降机构包括支撑架、伸缩管，伸缩管的上端与支撑架相连，伸缩管的下端与把手相连，伸缩管、支撑架上均安装有定滑轮，各定滑轮之间用连接带或连接绳相连，通过驱动定滑轮的转动控制伸缩管的伸缩状态，进而实现对晶圆夹具的升降位置进行调控。

12、作为优选，所述支撑架上设有驱动电机，驱动电机与支撑架上的一个定滑轮相连，驱动电机与控制器电性相连，实现对伸缩管与晶圆夹具升降速度的自动化控制，使得晶圆夹具完成对阵列薄膜的自动匀速转移。

13、作为优选，所述控制器设有若干控制按钮。

14、本发明还提出了一种阵列薄膜制备方法，该制备方法在上述用于制备阵列薄膜的装置中进行，包括以下几个步骤：

15、将微球与乙醇的混合液按气-液界面自组装方法缓慢分散在装有纯水的石英缸的液面上，加入十二烷基硫酸钠溶液使得微球紧密排列，静置一段时间后得到微球溶液；

16、将晶圆装夹在晶圆夹具内，升降机构驱动晶圆夹具下降，晶圆完全浸入所述微球溶液中，使得晶圆表面均匀覆盖有阵列薄膜；

17、升降机构驱动晶圆夹具上升，晶圆与所述微球溶液完全脱离，静置一段时间，取下晶圆，在55℃～65℃温度下干燥，得到阵列薄膜。

18、本发明的有益效果：本发明通过将晶圆装夹在晶圆夹具上，通过升降机构驱动晶圆夹具匀速升降，在微球溶液的气液界面处进行自动匀速捞膜动作，完成阵列薄膜的自动且匀速转移，整体装置搭建方便，操作简单，制备的阵列薄膜周期性较好、尺寸较大。

19、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

技术特征：

1.一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于,包括

2.如权利要求1所述的一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于：所述晶圆夹具包括第一弧形夹持部和第二弧形夹持部，第一弧形夹持部的一端和第二弧形夹持部的一端转动连接，第一弧形夹持部的另一端和第二弧形夹持部的另一端用旋钮开关相连。

3.如权利要求1所述的一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于：所述把手和晶圆夹具表面呈60°夹角。

4.如权利要求1所述的一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于：所述微球溶液是按气-液界面自组装方法将微球与乙醇的混合液缓慢分散到纯水液面上，加入十二烷基硫酸钠溶液使得微球紧密排列后得到的溶液。

5.如权利要求1所述的一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于：所述微球为pmma微球、金纳米球或ps微球中的一种。

6.如权利要求1所述的一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于：所述升降机构为电动升降杆机构、液压升降机构、电动丝杠滑座机构中的一种。

7.如权利要求1所述的一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于：所述升降机构包括支撑架、伸缩管，伸缩管的上端与支撑架相连，伸缩管的下端与把手相连，伸缩管、支撑架上均安装有定滑轮，各定滑轮之间用连接带或连接绳相连，通过驱动定滑轮的转动控制伸缩管的伸缩状态，进而实现对晶圆夹具的升降位置进行调控。

8.如权利要求7所述的一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于：所述支撑架上设有驱动电机，驱动电机与支撑架上的一个定滑轮相连，驱动电机与控制器电性相连，实现对伸缩管与晶圆夹具升降速度的自动化控制，使得晶圆夹具完成对阵列薄膜的自动匀速转移。

9.如权利要求1所述的一种用于制备阵列薄膜的装置，其特征在于：所述控制器设有若干控制按钮。

10.一种阵列薄膜的制备方法，该制备方法在权利要求1至9任一项所述用于制备阵列薄膜的装置中进行，其特征在于：包括以下几个步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于制备阵列薄膜的装置及制备方法，装置包括晶圆夹具、升降结构和控制器，晶圆夹具用于装夹晶圆，升降机构用于驱动晶圆夹具升降以控制晶圆夹具及晶圆与含有紧密排列微球的微球溶液浸泡接触或脱离，晶圆夹具匀速捞膜使得晶圆表面形成阵列薄膜，控制器用于控制升降机构的升降速度和提升时间；制备方法包括以下几个步骤：微球溶液的制备；将晶圆装夹在晶圆夹具内，升降机构驱动晶圆夹具下降，晶圆完全浸入微球溶液中，使得晶圆表面覆盖有阵列薄膜；升降机构驱动晶圆夹具上升，晶圆与微球溶液完全脱离，取下晶圆，干燥得到阵列薄膜，该装置搭建方便，操作简单，阵列薄膜的自动且匀速转移，制备的阵列薄膜周期性较好、尺寸较大。

技术研发人员：张晓旭
受保护的技术使用者：杭州邦齐州科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29