基于普通光盘与软模板纳米压印技术的二维微纳结构的制备

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文基于普通光盘与软模板纳米压印技术的二维微纳结构的制备摘要二维周期性微纳结构和随机性微纳结构具有独特的光学性质，在生物医学、太阳能电池和电子器件等领域有着广泛应用。电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀、光刻等技术均可以制备出高质量的微纳结构。然而，这些技术通常需要昂贵的设备，成本高、制备效率低、并且难以制备大面积的微纳结构。纳米压印技术，其加工分辨能力只与模板图案的尺寸有关，而不受光学光刻的最短曝光波长的物理限制，并且还可以进行大面积的制备，降低了生产成本。然而，该技术通常仍需要电子束或聚焦离子束刻蚀等方法预先制备刚性模板。微接触印

2、刷、复制模塑、转移微模塑、毛细微模塑、溶剂辅助微塑模等软刻蚀方法成本低、可以快速制备大面积的微纳米结构，然而这些方法中使用的弹性模板或弹性印章均需要初始的母模板，而这一模板的制备仍需要利用电子束、光刻等技术来制备，从而导致纳米压印技术与软刻蚀技术仍然离不开价格昂贵的初始模板。因此，人们试图寻找廉价的微纳结构作为模板。因此，研发低成本、高效率的大面积制备微纳周期结构具有非常重要的意义。本文以克服这些问题为目的，将软模板与纳米压印技术相结合，以普通CD、DVD和BD光盘中的聚碳酸酯层（PC层）为初始模板，并采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）复制其微结构从而形

3、成软模板，利用热压印的方法在PC这种热塑性基底上制备了不同的微纳结构。主要内容如下：1.采用PDMS分别复制一次写入型光盘CD-R、DVD-R和BD-R光盘PC层上的微纳结构后，再利用热压印的方法将以上三种PDMS上的一维微纳结构分别转移到空白PC基底上，从而在PC基底上制备了三种周期不同的一维微纳光栅结构。2.利用PDMS软模板通过两次成一定角度的压印，在PC基底上制备了周期性二维微纳结构；两次压印过程中，通过使用不同的PDMS软模板，在PC基底上制备了多种I太原理工大学硕士研究生学位论文复杂的二维微纳结构。3.将三种光盘的PC层两两组合，用PDM

4、S分别复制每组组合的微纳结构，从而得到了三种具有组合微纳结构的软模板；两次压印过程中，通过使用不同的PDMS软模板，在同一PC基底上同时制备了四种二维周期性微纳结构，这一并行压印的方式提高了制备效率。4.直接以CD-R、DVD-R和BD-R光盘的PC层作为压印基底，将三种光盘相应的PDMS软模板与光盘基片光栅方向成一定角度进行压印，获得了不同的二维周期性微纳结构。5.为了在空白PC基底上制备随机性微纳结构，采用PDMS分别复制只读型光盘CD-ROM、DVD-ROM和BD-ROM中PC层上的随机微纳结构，之后再利用热压印的方法将三种PDMS上的微纳结构

5、分别压印到空白PC基底上，从而在空白PC基底上制备了二维随机性微纳结构。关键词：纳米压印，PDMS，PC，光盘II太原理工大学硕士研究生学位论文FABRICATIONOFTWO-DIMENSIONSMICRO-ANDNANO-STRUCTURESBASEDONOPTICALDISCANDNANOIMPRINTUSINGSOFTTEMPLATEABSTRACTTwodimensionalperiodicmicro/nanostructuresandrandomstructureshaveshownuniqueopticalproperties.Itha

6、sbeenwidelyusedinthefieldsofbiomedicine,solarcellsandelectronicdevices.Highqualitymicro/nanostruc-turecanbefabricatedbyElectronbeamlithography,focusedionbeametchingandphotolithographytechnology.However,thesetechniquesoftenrequireex-pensiveequipment,withhighcostandlowefficiency,

7、what’smore,itisdifficulttocreatemicro/nanostructureswithlargearea.Theresolutionofthenanoim-printtechnologyisonlyrelatedtothescaleofthetemplatepatternanditisnotrestrictedbythephysicalconditionsuchastheshortestexposurewavelength.Micro/nanostructureswithlargeareacanbecreatedwithlo

8、wcost.However,thistechniqueusuallyrequiresthepreparati