一種亞波長抗反射結構的制作方法，該制作方法利用化學氧化還原反應制備的金屬層在快速退火時金屬層會發生自凝聚現象，然后金屬層形成納米結構的金屬粒子；再利用金屬粒子作為干法刻蝕的掩模進行干法刻蝕，最后形成亞波長的抗反射結構。本發明專利技術的制作方法，可以制作高效的亞波長抗反射納米結構；具有廣角寬譜的抗反射效果；采用濕法制作金屬掩模降低了生產設備成本，同時工藝方法成本低廉，制作簡單，并可實現大面積的制作。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及到一種制作亞波長抗反射結構的方法，特別是一種利用化學氧化還原反應制備的納米金屬粒子作為掩模來制作低反射率的亞波長抗反射結構的方法，涉及微納光學領域。
技術介紹
由于不同材料折射率之間的差異，導致入射光波在材料界面上發生反射。這將影響光學系統的性能，特別對高品質光顯示、太陽能電池、電荷耦合器件等，必須盡量在廣角寬光譜范圍內減少表面反射。通常的抗反射結構是蒸鍍單層氟化鎂介質，但其透過光譜寬度和角度范圍受到限制。設計蒸鍍多層光學膜，雖能改善系統性能，但其對鍍膜工藝要求高，成品率低，且不同材料的熱膨脹系數、濕度系數及彈性模量不同，都會導致光學膜抗反性能下降。由于亞波長納米抗反結構具有寬波段和寬角度的優點，因而能夠極大地提高光學器件抗反身寸性倉泛。例如《A wide-angleantireflection surface for the visible spectrum》(nanotechnology, 20, 2009)在可見波段，同時入射角在0 °到40 °之間，抗反射結構的反身寸率達至丨J 0. 45% ;〈〈Broadband and omnidirectional antireflection employingdisordered GaNnanopiliars》(Optics Express, 16 (12)，8784, 2008)報道的在 GaN 基底表面制作亞波長結構，極大地提高了 LED外量子效率。抗反射結構在平板顯示，太陽能電池，光電耦合器件及發光二極管(LED)等光電器件中均有廣泛應用。目前在制作亞波長抗反射納米結構方法上，主要有圖形制作的光刻工藝、自組裝技術，以及轉移圖形的刻蝕工藝。而制作納米結構的光刻工藝如電子束光刻等，制作成本高，工藝周期長，制作面積有限，對于實現規模化等有一定困難；自組裝技術雖然方法簡單，但是目前只是在實驗研究階段，還有許多技術問題需要解決。在《Fabrication of Sinano-pillar array through Ninano-dot mask using inductively coupled plasma))(Thin Solid Films, 475 (2005) ,41 - 44) ((Plasma-etching fabrication and propertiesof black silicon by usingsputtered silver nanoparticles as micromasks)) (thinsolid films，2012)中提到了利用金屬粒子作為干法刻蝕的掩模制作抗反射結構。但是這些方法都是用熱蒸發，電子束蒸發或磁控濺射等鍍金屬的方法制作金屬膜，這些設備制法成本太高，對于大規模的推廣具有一定的限制。為此尋找一種制作成本低廉，工藝簡單，并可大面積制作的工藝方法成為目前研究重點和熱點。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是針對上述現有技術不足，提出一種具有制作簡單，成本低廉，可大面積制作的亞波長抗反射結構的工藝方法。根據本專利技術的目的提出的一種亞波長抗反射結構的制作方法，包括步驟a)利用化學氧化還原反應沉積金屬層的方法，在單面拋光的基片上沉積一層金屬層；b)將沉積有金屬層的基片進行快速退火處理，經過退火處理的金屬層形成納米金屬粒子，該納米金屬粒子在所述基片表面呈隨機分布，且納米金屬粒子之間的間隔處于亞波長范圍；c)以所述納米金屬粒子為掩模，對所述基片進行干法刻蝕，將將納米金屬粒子的分布圖形轉移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亞波長光柵結構；d)清洗掉納米金屬粒子并將基片清洗干凈之后，獲得所述亞波長抗反射結構。優選的，所述化學氧化還原沉積金屬層的方法為銀鏡反應，該銀鏡反應包括步驟以硝酸銀氫氧化鈉冰=1:0. 5:1000的質量比制備第一溶液；對上述第一溶液滴上適量氫氧化氨溶劑，直至該第一溶液變清晰透明為止，形成第二溶液；以葡萄糖冰=1:1000的質量比制備第三溶液；將所述第二溶液和第三溶液按1:1比例混合進行反應，形成金屬銀沉積。優選的，所述基片可以是硅片、石英片或者氮化鎵片中的一種，當該基片為硅片時，還可以為P型或η型摻雜的硅片。優選的，所述快速退火處理是在惰性氣體環境快速高溫加熱到金屬層的退火點溫度，加熱時間為廣2分鐘。優選的，所述納米 金屬粒子的直徑在3(T300nm范圍隨機分布。優選的，所述的干法刻蝕工藝為RIE或者ICP刻蝕工藝的其中一種，刻蝕深度在30(T500nm 之間。優選的，在所述步驟d)之后，還包括對所述亞波長抗反射結構進行優化處理，所述優化處理為利用各項異性刻蝕方法對所述基片上的非周期亞波長光柵結構進行刻蝕，使該非周期亞波長光柵結構的脊部呈現錐狀。同時，本專利技術也提出了一種亞波長抗反射結構壓模的制備方法，包括a)利用化學氧化還原反應沉積金屬層的方法，在單面拋光的基片上沉積一層金屬層；b)將沉積有金屬層的基片進行快速退火處理，經過退火處理的金屬層形成納米金屬粒子，該納米金屬粒子在所述基片表面呈隨機分布，且納米金屬粒子之間的間隔處于亞波長范圍；c)以所述納米金屬粒子為掩模，對所述基片進行干法刻蝕，將將納米金屬粒子的分布圖形轉移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亞波長光柵結構；d)清洗掉納米金屬粒子并將基片清洗干凈；e)對所述基片上的非周期性亞波長光柵結構進行烷化處理，形成所述亞波長抗反射結構壓模。優選的，所述基片為硅片，所述烷化處理為用1H，1H，2H，2H_全氟癸基三氯硅烷溶劑蒸發在基片具有非周期性亞波長光柵結構的表面上，然后將基片在熱板上烘烤，使非周期性亞波長光柵結構的表面形成烷化層。優選的，在所述步驟d)之后，還包括對所述亞波長抗反射結構進行優化處理，所述優化處理為利用各項異性刻蝕方法對所述基片上的非周期亞波長光柵結構進行刻蝕，使該非周期亞波長光柵結構的脊部呈現錐狀。同時，本專利技術還提出了一種納米壓印法制備亞波長抗反射結構的方法，包括利用如上所述的方法制備壓模；以上述壓模置入平壓紫外納米壓印設備的壓頭上，對一待壓產品進行壓印，使壓模上的形狀轉移到該待壓產品上，在該待壓產品上形成亞波長抗反射結構。在另一種實施方式中，本專利技術提出的一種亞波長抗反射結構壓模的制備方法，包括a)利用化學氧化還原反應沉積金屬層的方法，在單面拋光的基片上沉積一層金屬層；b)將沉積有金屬層的基片進行快速退火處理，經過退火處理的金屬層形成納米金屬粒子，該納米金屬粒子在所述基片表面呈隨機分布，且納米金屬粒子之間的間隔處于亞波長范圍；c)以所述納米金屬粒子為掩模，對所述基片進行干法刻蝕，將將納米金屬粒子的分布圖形轉移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亞波長光柵結構；d)清洗掉納米金屬粒子并將基片清洗干凈；e)對所述基片上的非周期性亞波長光柵結構進行烷化處理；f)在所述亞波長抗反射結構上涂布聚二甲基硅氧烷溶液，使該聚二甲基硅氧烷溶液滲入所述亞波長抗反射結構中，并對該聚二甲基硅氧烷軟膜進行加熱固化的操作，形成聚二甲基硅氧烷軟膜；g)將所述固化之后的聚二甲基硅氧烷軟膜剝離，形成該亞波長抗反射結構的壓模。優選的，所述對聚二甲基硅氧烷軟膜進行加熱固化的操作的加熱溫度為900C -100°C，固化時間為I小時至2小時。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種亞波長抗反射結構的制作方法，其特征在于：包括步驟a）利用化學氧化還原反應沉積金屬層的方法，在單面拋光的基片上沉積一層金屬層；b）將沉積有金屬層的基片進行快速退火處理，經過退火處理的金屬層形成納米金屬粒子，該納米金屬粒子在所述基片表面呈隨機分布，且納米金屬粒子之間的間隔處于亞波長范圍；c）以所述納米金屬粒子為掩模，對所述基片進行干法刻蝕，將將納米金屬粒子的分布圖形轉移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亞波長光柵結構；d）清洗掉納米金屬粒子并將基片清洗干凈之后，獲得所述亞波長抗反射結構。
【技術特征摘要】
1.一種亞波長抗反射結構的制作方法，其特征在于包括步驟a)利用化學氧化還原反應沉積金屬層的方法，在單面拋光的基片上沉積一層金屬層；b)將沉積有金屬層的基片進行快速退火處理，經過退火處理的金屬層形成納米金屬粒子，該納米金屬粒子在所述基片表面呈隨機分布，且納米金屬粒子之間的間隔處于亞波長范圍；c)以所述納米金屬粒子為掩模，對所述基片進行干法刻蝕，將將納米金屬粒子的分布圖形轉移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亞波長光柵結構；d)清洗掉納米金屬粒子并將基片清洗干凈之后，獲得所述亞波長抗反射結構。2.如權利要求1所述的亞波長抗反射結構的制作方法，其特征在于所述化學氧化還原沉積金屬層的方法為銀鏡反應，該銀鏡反應包括步驟以硝酸銀氫氧化鈉水=1:0. 5:1000的質量比制備第一溶液；對上述第一溶液滴上適量氫氧化氨溶劑，直至該第一溶液變清晰透明為止，形成第二溶液；以葡萄糖水=1 1000的質量比制備第三溶液；將所述第二溶液和第三溶液按1:1比例混合進行反應，形成金屬銀沉積。3.如權利要求1所述的亞波長抗反射結構的制作方法，其特征在于所述基片可以是硅片、石英片或者氮化鎵片中的一種，當該基片為硅片時，還可以為P型或η型摻雜的硅片。4.如權利要求1所述的亞波長抗反射結構的制作方法，其特征在于所述快速退火處理是在惰性氣體環境快速高溫加熱到金屬層的退火點溫度，加熱時間為f 2分鐘。5.如權利要求1所述的亞波長抗反射結構的制作方法，其特征在于所述納米金屬粒子的直徑在3(T300nm范圍隨機分布。6.如權利要求1所述的亞波長抗反射結構的制作方法，其特征在于所述的干法刻蝕工藝為反應離子刻蝕或者反應耦合等離子體刻蝕刻蝕工藝的其中一種，刻蝕深度在 30(T500nm 之間。7.如權利要求1所述的亞波長抗反射結構的制作方法，其特征在于在所述步驟d)之后，還包括對所述亞波長抗反射結構進行優化處理，所述優化處理為利用各項異性刻蝕方法對所述基片上的非周期亞波長光柵結構進行刻蝕，使該非周期亞波長光柵結構的脊部呈現錐狀。8.—種亞波長抗反射結構壓模的制備方法，其特征在于a)利用化學氧化還原反應沉積金屬層的方法，在單面拋光的基片上沉積一層金屬層；b)將沉積有金屬層的基片進行快速退火處理，經過退火處理的金屬層形成納米金屬粒子，該納米金屬粒子在所述基片表面呈隨機分布，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：董曉軒，申溯，陳林森，
申請(專利權)人：蘇州大學，蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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