專利名稱：納米光學(xué)天線陣列的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米光學(xué)天線陣列的制造方法，尤其涉及一種具有表面等離子體 效應(yīng)的納米光學(xué)天線陣列的制造方法。
背景技術(shù)：
最近，在納米光學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振特性實現(xiàn)了在納米 尺度上對光強和光傳導(dǎo)的操控。而光場的另一個重要性質(zhì)是光的偏振態(tài)，實現(xiàn)納米尺度上 對光偏振態(tài)的調(diào)控，對單分子光譜、超靈敏探測、LED、光學(xué)天線、太陽能電池等領(lǐng)域有著潛 在的重要的意義。無線電波天線在所謂的饋入間隙內(nèi)實現(xiàn)輻射場向局域震蕩的轉(zhuǎn)換，饋入間隙位于 天線臂之間，并被連接到導(dǎo)線天線或波導(dǎo)上。反之，天線把在間隙處產(chǎn)生的電磁振蕩能量轉(zhuǎn) 換成輻射。但是，與無線電波天線不一樣的是，光學(xué)共振天線(ORA)的全長為光波長的一半 時才能高效地工作，其中，饋入間隙通常比光波長要小的多。巴塞爾大學(xué)和瑞士洛桑聯(lián)邦工 業(yè)大學(xué)的研究人員已經(jīng)制作出納米規(guī)格的金偶極天線，該天線在光頻段可發(fā)生共振，并顯 示出了在天線饋入間隙處導(dǎo)致白光超連續(xù)光譜(WLSC)分布的場增強效應(yīng)。應(yīng)用天線納米 結(jié)構(gòu)來控制實現(xiàn)有定位亞波長成像與單量子發(fā)射器的相互作用以及光存儲。當(dāng)金偶極天線受到皮秒激光脈沖的照射時，除了在饋入間隙處將產(chǎn)生WLSC外，在 天線臂間還會有雙光子光致發(fā)光(TPPL)現(xiàn)象。對于共振天線來說，其發(fā)射強度比尺寸相同 但沒有饋入間隙的固態(tài)金質(zhì)條紋的強度要高出1000倍以上。現(xiàn)有技術(shù)金偶極天線制作方法主要有光或電子束的光刻方法首先，使用經(jīng)過掩 模或者掃描聚焦的輻射線或者電子束，輻射光致抗蝕劑組合物或掩膜，上述輻射線或電子 束將會改變被曝光區(qū)域的抗蝕劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)；然后，再通過刻蝕的方法除去被曝光區(qū)域或 者被曝光區(qū)域外的抗蝕劑，從而獲得特定的圖案。雖然采用光或電子束的光刻方法可以制作出納米尺度的金偶極天線，但是，復(fù)雜 集成的光刻系統(tǒng)和特殊構(gòu)造的光刻膠之類的化學(xué)材料、以及高精度光學(xué)對準(zhǔn)要求等使制造 成本較高；整個光刻過程造價非常昂貴；整個制造過程用時較長，即效率較低；納米結(jié)構(gòu)的 高分辨率要求，光刻技術(shù)難以得到預(yù)訂納米尺度的納米結(jié)構(gòu)；制限于集成的光刻系統(tǒng)的衍 射極限，難以得到大尺寸的納米結(jié)構(gòu)陣列。因此，無法適應(yīng)大規(guī)模量產(chǎn)化的要求，限制了該 技術(shù)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種工藝簡單，成本低，可大規(guī)模量產(chǎn)化的納米光學(xué)天線的 制造方法。一種納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其包括以下步驟提供一絕緣基底；對所述 絕緣基底進行親水處理；在所述絕緣基底上形成單層納米微球；在形成有單層納米微球的絕緣基底上蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納米微球之間的間隙；去除納米微球，保留填充 在相鄰納米微球之間的間隙內(nèi)的金屬薄膜，形成納米光學(xué)天線陣列。一種納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其包括以下步驟提供一絕緣基底；對所述 絕緣基底進行親水處理；在所述絕緣基底上形成單層納米微球；對所述絕緣基底上的單層 納米微球進行裁剪，使鄰納米微球之間的間隙增大；在形成有單層納米微球的絕緣基底上 蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納米微球之間的間隙；去除納米微球，保留填充在相鄰納米 微球之間的間隙內(nèi)的金屬薄膜，形成納米光學(xué)天線陣列。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明納米光學(xué)天線陣列的制造方法中，由于首先在絕緣基 底上形成單層納米微球，再在單層納米微球的間隙內(nèi)填充金屬，并除去單層納米微球后形 成金屬納米光學(xué)天線陣列。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)采用光或電子束的光刻方法上述形成 納米光學(xué)天線陣列的制造方法工藝簡單；原料成本低；可以制造大尺寸的納米光學(xué)天線陣 列，即可以制造大面積的納米光學(xué)天線陣列，進而實現(xiàn)量產(chǎn)化。另外，上述納米光學(xué)天線陣 列的制造方法用時較少，效率高，有利于進一步實現(xiàn)量產(chǎn)化。


圖1是本發(fā)明納米光學(xué)天線陣列的制造方法的第一實施例的流程圖。圖2是在絕緣基底低能排布之單層納米微球的掃描電鏡照片。圖3是本發(fā)明第一實施例的納米光學(xué)天線陣列制造方法制造得到的納米光學(xué)天 線陣列的掃描電鏡照片。圖4是在絕緣基底高能排布之單層納米微球的掃描電鏡照片。圖5是本發(fā)明納米光學(xué)天線陣列的制造方法的第三實施例的流程圖。圖6是圖2所示單層納米微球經(jīng)裁剪后形成的單層納米微球的掃描電鏡照片。圖7是本發(fā)明第三實施例的納米光學(xué)天線陣列制造方法制造得到的納米光學(xué)天 線陣列的掃描電鏡照片。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明實施例的納米光學(xué)天線的制造方法。請參閱圖1，為本發(fā)明納米光學(xué)天線陣列的制造方法的第一實施例的流程圖。所述 納米光學(xué)天線陣列的制造方法包括以下步驟步驟S10，提供一絕緣基底；步驟S11，對該絕 緣基底進行親水處理；步驟S12，在該絕緣基底上形成聚合物單層納米微球；步驟S13，在形 成有單層納米微球的絕緣基底上蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納米微球之間的間隙；步 驟S14，去除納米微球，形成納米光學(xué)天線陣列。步驟S10，提供一絕緣基底。所述絕緣基底的材料為硅、二氧化硅(玻璃)、氮化鎵、聚對苯二甲酸乙二酯(PET) 或聚乙烯(PE)。所述絕緣基底的面積大于等于Icm2小于等于沈(^2。本實施例中，所述絕 緣基底為玻璃基底，其面積為1cm2。步驟Sl 1，對該絕緣基底進行親水處理。當(dāng)所述絕緣基底的材料為硅或二氧化硅時，首先，清洗絕緣基底，清洗時采用超凈 間標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗。然后，在溫度為30°C 100°C，體積比為ΝΗ3·Η20 H2O2 H2O = 1 1 5的溶液中溫浴30 60min，進行親水處理，之后用去離子水沖洗2 3次。最后，用氮氣吹 干后，浸泡在去離子水中備用。優(yōu)選的，在溫度為70°C-80°C，體積比為 ΝΗ3·Η20 H2O2 H2O = 0. 6 1 5 的 溶液中溫浴30 60min，進行親水處理。當(dāng)所述絕緣基底的材料為氮化鎵、聚對苯二甲酸乙二酯或聚乙烯時，首先，清洗絕 緣基底，清洗時采用超凈間標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗。然后，將所述絕緣基底放置于微波等離子體系統(tǒng) 中，該微波等離子體系統(tǒng)的一感應(yīng)功率源產(chǎn)生氧等離子體，氧等離子體以較低的離子能量 從產(chǎn)生區(qū)域擴散并漂移至所述絕緣基底表面，進而改善絕緣基底的親水性。氧等離子體系 統(tǒng)的功率為10瓦 150瓦，氧等離子體的通入速率為10標(biāo)況毫升每分(Standard-State cubiccentimeter per minute, sccm)，形成的氣壓為2帕，采用氧等離子體刻蝕時間為1 秒 30秒，優(yōu)選的為5秒 10秒。其中，絕緣基底的材料為聚乙烯時，采用氧等離子體刻 蝕時間最優(yōu)為5秒 10秒。通過上述方法，改善絕緣基底的親水性，再將所述絕緣基底浸 泡在純水中待用。所述微波等離子體系統(tǒng)的一感應(yīng)功率源也可產(chǎn)生氯等離子體。氯等離子體系統(tǒng)的 功率是50瓦，氯等離子體的通入速率為沈標(biāo)況毫升每分，形成的氣壓為2 10帕，采用氯 等離子體刻蝕時間為3秒 5秒。通過上述方法，改善絕緣基底的親水性，再將所述絕緣基 底浸泡在純水中待用。所述微波等離子體系統(tǒng)的一感應(yīng)功率源也可產(chǎn)生氬等離子體。氬等離子體系統(tǒng)的 功率是50瓦，氬等離子體的通入速率為4標(biāo)況毫升每分，形成的氣壓為2 10帕，采用氬 等離子體刻蝕時間為10秒 30秒。通過上述方法，改善絕緣基底的親水性，再將所述絕緣 基底浸泡在純水中待用。步驟S12，在絕緣基底上形成單層納米微球。在直徑為15mm的表面皿中依序加入150mL的純水、1 2wt%的納米微球3 5yL、以及當(dāng)量的2wt%的十二烷基硫酸鈉溶液(SDQ后形成混合物，將上述混合物靜置 30 60分鐘。待納米微球充分分散于混合物中后，再加入1 3 μ L的的SDS，以調(diào) 節(jié)納米微球的表面張力，有利于形成目標(biāo)排列的單層納米微球陣列。其中，納米微球的直徑 可為60nm 500nm，下列幾個具體的取值100nm、200nm、330nm或400nm，上述直徑偏差為 3 5nm。優(yōu)選的納米微球的直徑為200nm。所述納米微球的材料為聚苯乙烯(PQ或聚甲 基丙烯酸甲酯(PMMA)，可依實際需求可選用其它納米微球，例如聚合物納米微球或硅納米 微球等?？梢缹嶋H需求表面皿也可采用直徑為15mm 38mm的表面皿，所述表面皿中的混 合物也可依實際需求而按比例調(diào)制。將經(jīng)親水處理后的所述絕緣基底緩慢的傾斜的沿著表面皿的側(cè)壁滑入表面皿的 混合物中，所述絕緣基底的傾斜角度為9°，其偏差為士 0.5°。然后，將所述絕緣基底由表 面皿的混合物中緩慢的提取，上述滑下和提起速度相當(dāng)均為5mm/h的速度緩慢進行。最后，將混合物中提取的分布有納米微球的絕緣基底進行干燥后即可得到單層納 米微球目標(biāo)陣列(請參考圖2)。本實施例中，所述單層納米微球目標(biāo)陣列中的納米微球以 能量最低的排布方式排布，所述單層納米微球目標(biāo)陣列排布最密集，占空比最大，即所述單 層納米微球目標(biāo)陣列中任意三個相鄰的納米微球呈一等邊三角形。上述步驟S12中，保持室內(nèi)穩(wěn)定的溫度和濕度，其溫度應(yīng)保持在25 °C 士 0. 5°C。
步驟S13，在形成有單層納米微球的絕緣基底上蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納 米微球之間的間隙。采用電子束蒸發(fā)金屬離子的方式，在形成有單層納米微球的絕緣基底上，所述絕 緣基底的形成有單層納米微球的表面上垂直蒸鍍金屬薄膜。從而，在納米微球表面及相鄰 納米微球之間的間隙中的絕緣基底表面形成金屬薄膜。該金屬薄膜的厚度為20 300nm， 優(yōu)選的，所述金屬薄膜的厚度為50nm。該金屬薄膜的材料可為金、銀、銅、鋁、鐵、鈷或鎳。該 金屬薄膜可由金屬氧化物薄膜代替。步驟S14，去除納米微球，形成納米光學(xué)天線陣列。請參考圖3，采用四氫呋喃(THF)、丙酮、丁酮、環(huán)己烷、正己烷、甲醇或無水乙醇等 作為剝離劑，溶解納米微球，去掉納米微球和形成于納米微球表面的金屬薄膜，保留形成在 絕緣基底表面的金屬薄膜，進而形成光學(xué)天線的金屬納米結(jié)構(gòu)陣列。如上所述單層納米微 球目標(biāo)陣列中任意三個相鄰的納米微球呈一等邊三角形，因此任意三個相鄰的納米微球之 間為類三角形的圖案。故，所述納米光學(xué)金屬天線陣列中的每一金屬圖案呈類三角形。本發(fā)明第二實施例的納米光學(xué)天線陣列的制造方法包括以下步驟步驟S20，提 供一絕緣基底；步驟S21，對該絕緣基底進行親水處理；步驟S22，在該絕緣基底上形成聚合 物單層納米微球；步驟S23，在形成有單層納米微球的絕緣基底上蒸鍍金屬薄膜，使金屬填 充相鄰納米微球之間的間隙；步驟S24，去除納米微球，形成納米光學(xué)天線陣列。本發(fā)明第二實施例的納米光學(xué)天線陣列的制造方法與本發(fā)明第一實施例的納米 光學(xué)天線陣列的制造方法有以下不同之處步驟S21包括步驟S211，對該絕緣基底進行親 水處理；以及步驟S212，對該絕緣基底進一步親水化處理。其中，步驟S211的對該絕緣基 底進行親水處理方式與本發(fā)明第一實施例的納米光學(xué)天線陣列的制造方法的步驟Sll的 對該絕緣基底進行親水處理方式相同。步驟S212，對該絕緣基底進一步親水化處理方式如 下將親水處理過后的所述絕緣基底在的十二烷基硫酸鈉溶液中浸泡2 M小時， 以使絕緣基底有利于后續(xù)的工序。即，在SDS中浸泡過后的絕緣基底有利于后續(xù)納米微球 的鋪展。步驟S22，在該絕緣基底上形成聚合物單層納米微球。該步驟具體處理方式與本發(fā)明第一實施例的納米光學(xué)天線陣列的制造方法的步 驟S12的具體處理方式相同，在此不再贅述。請參閱圖4，在該絕緣基底上形成單層納米微球前，將親水處理過后的所述絕緣基 底在2wt %的十二烷基硫酸鈉溶液中浸泡2 M小時，因此，在絕緣基底上的單層納米微球 目標(biāo)陣列以能量較高的排布方式排布，即所述單層納米微球目標(biāo)陣列中相鄰的納米微球在 縱軸方向以及橫軸方向上均共軸排布。步驟S23，在形成有單層納米微球的絕緣基底上蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納 米微球之間的間隙。該步驟具體處理方式與本發(fā)明第一實施例的納米光學(xué)天線陣列的制造方法的步 驟S13的具體處理方式相同，在此不再贅述。步驟S24，去除納米微球，形成納米光學(xué)天線陣列。采用四氫呋喃、丙酮、丁酮、環(huán)己烷、正己烷、甲醇或無水乙醇等作為剝離劑，溶解 納米微球，去掉納米微球和形成于納米微球表面的金屬薄膜，保留形成在絕緣基底表面的金屬薄膜，進而形成光學(xué)天線的金屬納米結(jié)構(gòu)陣列。如上所單層納米微球目標(biāo)陣列中相鄰 的納米微球在縱軸方向以及橫軸方向上均共軸排布，因此任意四個相鄰的納米微球之間為 菱形的圖案。故，所述納米光學(xué)金屬天線陣列中的每一金屬圖案呈菱形。請參閱圖5，本發(fā)明第三實施例的納米光學(xué)天線陣列的制造方法的流程圖。所述 納米光學(xué)天線陣列的制造方法包括以下步驟步驟S30，提供一絕緣基底；步驟S31，對該絕 緣基底進行親水處理；步驟S32，在該絕緣基底上形成單層納米微球；步驟S33，對所述絕緣 基底上的單層納米微球進行裁剪，使鄰納米微球之間的間隙增大；步驟S34，在形成有單層 小尺寸納米微球的絕緣基底上蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納米微球之間的間隙；步驟 S35，去除納米微球，形成納米光學(xué)天線陣列。步驟S30，提供一絕緣基底。所述絕緣基底的材料為硅、二氧化硅(玻璃)、氮化鎵、聚對苯二甲酸乙二酯(PET) 或聚乙烯(PE)。所述絕緣基底的面積大于等于Icm2小于等于沈(^2。本實施例中，所述絕 緣基底為玻璃基底，其面積為1cm2。步驟S31，對該絕緣基底進行親水處理。當(dāng)所述絕緣基底的材料為硅或二氧化硅時，首先，清洗絕緣基底，清洗時采用超凈 間標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗。然后，在溫度為30°C 100°C，體積比為ΝΗ3·Η20 H2O2 H2O = 1 1 5 的溶液中溫浴30 60min，進行親水處理，之后用去離子水沖洗2 3次。最后，用氮氣吹 干后，浸泡在去離子水中備用。優(yōu)選的，在溫度為70°C-80°C，體積比為 ΝΗ3·Η20 H2O2 H2O = 1 1 0. 6 的 溶液中溫浴30 60min，進行親水處理。當(dāng)所述絕緣基底的材料為氮化鎵、聚對苯二甲酸乙二酯或聚乙烯時，首先，清洗絕 緣基底，清洗時采用超凈間標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗。然后，將所述絕緣基底放置于微波等離子體系統(tǒng) 中，該微波等離子體系統(tǒng)的一感應(yīng)功率源產(chǎn)生氧等離子體，氧等離子體以較低的離子能量 從產(chǎn)生區(qū)域擴散并漂移至所述絕緣基底表面，進而改善絕緣基底的親水性。氧等離子體系 統(tǒng)的功率為10瓦 150瓦，氧等離子體的通入速率為10標(biāo)況毫升每分，形成的氣壓為2帕， 采用氧等離子體刻蝕時間為1秒 30秒。其中，絕緣基底的材料為聚乙烯時，采用氧等離 子體刻蝕時間最優(yōu)為5秒 10秒。通過上述方法，改善絕緣基底的親水性，再將所述絕緣 基底浸泡在純水中待用。所述微波等離子體系統(tǒng)的一感應(yīng)功率源也可產(chǎn)生氯等離子體。氯等離子體系統(tǒng)的 功率是50瓦，氯等離子體的通入速率為沈標(biāo)況毫升每分，形成的氣壓為2 10帕，采用氯 等離子體刻蝕時間為3秒 5秒。通過上述方法，改善絕緣基底的親水性，再將所述絕緣基 底浸泡在純水中待用。所述微波等離子體系統(tǒng)的一感應(yīng)功率源也可產(chǎn)生氬等離子體。氬等離子體系統(tǒng)的 功率是50瓦，氬等離子體的通入速率為4標(biāo)況毫升每分，形成的氣壓為2 10帕，采用氬 等離子體刻蝕時間為10秒 30秒。通過上述方法，改善絕緣基底的親水性，再將所述絕緣 基底浸泡在純水中待用。步驟S32，在絕緣基底上形成單層納米微球。在直徑為15mm的表面皿中依序加入150mL的純水、1 2wt%的納米微球3 5yL、以及當(dāng)量的2wt%的十二烷基硫酸鈉溶液(SDQ后形成混合物，將上述混合物靜置30 60分鐘。待納米微球充分分散于混合物中后，再加入1 3 μ L的的SDS，以調(diào) 節(jié)納米微球的表面張力，有利于形成目標(biāo)排列的單層納米微球陣列。其中，納米微球的直徑 可為60nm 500nm，下列幾個具體的取值100nm、200nm、330nm或400nm，上述直徑偏差為 3 5nm。優(yōu)選的納米微球的直徑為200nm。所述納米微球的材料為聚苯乙烯(PS)或聚甲 基丙烯酸甲酯(PMMA)，可依實際需求可選用其它納米微球，例如聚合物納米微球或硅納米 微球等?？梢缹嶋H需求表面皿也可采用直徑為15mm 38mm的表面皿，所述表面皿中的混 合物也可依實際需求而按比例調(diào)制。將經(jīng)親水處理后的所述絕緣基底緩慢的傾斜的沿著表面皿的側(cè)壁滑入表面皿的 混合物中，所述絕緣基底的傾斜角度為9°，其偏差為士0.5°。然后，將所述絕緣基底由表 面皿的混合物中緩慢的提取，上述滑下和提起速度相當(dāng)均為5mm/h的速度緩慢進行。最后，將混合物中提取的分布有納米微球的絕緣基底進行干燥后即可得到單層納 米微球目標(biāo)陣列。本實施例中，所述單層納米微球目標(biāo)陣列中的納米微球以能量最低的排 布方式排布，所述單層納米微球目標(biāo)陣列排布最密集，占空比最大，即所述單層納米微球目 標(biāo)陣列中任意三個相鄰的納米微球呈一等邊三角形。步驟S33，對所述絕緣基底上的單層納米微球進行裁剪，使鄰納米微球之間的間隙 增大。 請參閱圖6，采用等離子體刻蝕的方法對單層納米微球進行裁剪，使鄰納米微球之 間的間隙增大。具體地，將形成有單層納米微球的絕緣基底放置于微波等離子體系統(tǒng)中，該 微波等離子體系統(tǒng)的一感應(yīng)功率源產(chǎn)生氧等離子體，氧等離子體以較低的離子能量從產(chǎn)生 區(qū)域擴散并漂移至所述絕緣基底的單層納米微球表面，此時該單層納米微球被所述氧等離 子體刻蝕，形成更小直徑的納米微球，即單層納米微球中的每一納米微球被刻蝕消減為更 小直徑的納米微球，進而增大鄰納米微球之間的間隙。氧等離子體系統(tǒng)的功率是10瓦，氧 等離子體的通入速率為10標(biāo)況毫升每分，形成的氣壓為2帕，采用氧等離子體刻蝕時間為 5秒 10秒。步驟S34，在形成有單層小尺寸納米微球的絕緣基底上蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充 相鄰納米微球之間的間隙。采用電子束蒸發(fā)金屬離子的方式，在形成有單層小尺寸納米微球的絕緣基底上， 于絕緣基底的形成有單層小尺寸納米微球的表面上垂直蒸鍍金屬薄膜。從而，在小尺寸納 米微球表面及相鄰小尺寸納米微球之間的增大的間隙中，絕緣基底表面形成金屬薄膜。該 金屬薄膜的厚度為20 300nm，優(yōu)選的，所述金屬薄膜的厚度為50nm。該金屬薄膜的材料 可為金、銀、銅、鋁、鐵、鈷或鎳。該金屬薄膜可由金屬氧化物薄膜代替。步驟S35，去除納米微球，形成納米光學(xué)天線陣列。請參閱圖7，采用四氫呋喃、丙酮、丁酮、環(huán)己烷、正己烷、甲醇或無水乙醇等作為剝 離劑，溶解納米微球，去掉納米微球和形成于納米微球表面的金屬薄膜，保留形成在絕緣基 底表面的金屬薄膜，進而形成光學(xué)天線的金屬納米結(jié)構(gòu)陣列。如上所述單層納米微球目標(biāo) 陣列中任意三個相鄰的納米微球呈一等邊三角形，且通過裁剪納米微球的尺寸減小了，因 此任意三個相鄰的納米微球之間為較大尺寸的類三角形的圖案。故，所述納米光學(xué)金屬天 線陣列中的每一金屬圖案呈較大尺寸的類三角形，且任意兩個相鄰類三角形金屬圖案之間 的間隙變小甚至變?yōu)闊o間隙。當(dāng)金屬圖案無間隙的連成一片時，為形成金屬圖案的圓洞可作為納米光學(xué)天線陣列。本發(fā)明所提供的納米光學(xué)天線陣列的制造方法并不限于上述實施例所述，在絕緣 基底上形成單層納米微球的步驟也可采用旋涂方法進行。在絕緣基底上形成單層納米微球 前，將親水處理過后的所述絕緣基底在的十二烷基硫酸鈉溶液中浸泡2 M小時， 在十二烷基硫酸鈉溶液中浸泡過的絕緣基底的一個表面旋涂3 5 μ L的聚苯乙烯，旋涂步 驟要分步進行首先，以旋涂轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋涂5 30秒后，再以旋涂轉(zhuǎn)速為 800轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋涂30秒 2分鐘后，最后將旋涂轉(zhuǎn)速提高至1400轉(zhuǎn)/分鐘，旋涂10 秒，除去邊緣多余的微球，在絕緣基底上形成單層納米微球。另外，去掉納米微球和形成于 納米微球上的金屬薄膜，形成納米光學(xué)天線陣列的方法還可以采用3Μ等膠帶貼在納米微 球上的金屬薄膜表面，輕輕地撕去納米微球及形成于納米微球上的金屬薄膜，形成納米光 學(xué)天線陣列。另外，在絕緣基底上形成的單層納米微球不僅限于呈球形分布，也可以呈類四 邊形或六角形分布，此時對應(yīng)的納米光學(xué)天線陣列中的金屬圖案呈菱形或四邊形。本發(fā)明提供的納米光學(xué)天線陣列的制造方法中，由于首先在絕緣基底上形成單層 納米微球，再在單層納米微球的間隙內(nèi)填充金屬，并除去單層納米微球后形成金屬納米光 學(xué)天線陣列。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)采用光或電子束的光刻方法上述形成納米光學(xué)天線陣 列的制造方法工藝簡單，原料成本低，可以制造尺寸為Icm2 ^cm2的納米光學(xué)天線陣列， 即可以制造大面積的納米光學(xué)天線陣列，進而實現(xiàn)量產(chǎn)化。另外，上述納米光學(xué)天線陣列的 制造方法全過程用時較少，有利于進一步實現(xiàn)量產(chǎn)化。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精 神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其包括以下步驟提供一絕緣基底；對所述絕緣基底進行親水處理；在所述絕緣基底表面形成單層納米微球；在形成有單層納米微球的絕緣基底的表面蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納米微球之 間的間隙；去除納米微球，保留填充在相鄰納米微球之間的間隙內(nèi)的金屬薄膜，形成納米光學(xué)天 線陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，所述納米微球的 直徑為60nm 500nm。
3.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，在所述絕緣基底 表面形成單層納米微球時，采用旋涂方法進行。
4.如權(quán)利要求3所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，采用旋涂方法形 成單層納米微球時分以下三步進行首先，以旋涂轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋涂5秒 30 秒后，再以旋涂轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋涂30秒 2分鐘后，最后將旋涂轉(zhuǎn)速提高至 1400轉(zhuǎn)/分鐘，旋涂10秒，除去邊緣多余的納米微球，在絕緣基底上形成單層納米微球。
5.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，在所述絕緣基底 上形成單層納米微球時，采用以下步驟進行在直徑為15mm的表面皿中依序加入150mL的 純水、1 2wt %的納米微球3 5 μ L、以及2wt %的十二烷基硫酸鈉溶液后形成混合物；待 納米微球充分分散于混合物中后，再加入1 3μ L的的十二烷基硫酸鈉溶液；將經(jīng) 親水處理后的所述絕緣基底以傾斜角度為9° 士0.5°緩慢放入表面皿的混合物中；將所 述絕緣基底由表面皿的混合物中緩慢的提取，用氮氣吹干以形成單層納米微球。
6.如權(quán)利要求5所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，在所述絕緣基底 上形成單層納米微球時，保持室內(nèi)溫度為25°C 士0. 5°C。
7.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，進一步包括在該 絕緣基底上形成單層納米微球前，將親水處理過后的所述絕緣基底在2wt %的十二烷基硫 酸鈉溶液中浸泡2 Mh的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，所述金屬薄膜的 厚度為20nm 300nm。
9.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，所述金屬薄膜的 厚度為50nm。
10.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，去除納米微球 時，采用四氫呋喃、丙酮、丁酮、環(huán)己烷、正己烷、甲醇或無水乙醇作為剝離劑，溶解納米微 球，去掉納米微球和形成于納米微球上的金屬薄膜。
11.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，去除納米微球 時，采用膠帶貼在納米微球上的金屬薄膜表面，輕輕地撕去納米微球及形成于納米微球上 的金屬薄膜。
12.如權(quán)利要求1所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，納米光學(xué)天線陣 列中的納米結(jié)構(gòu)呈類三角形、菱形或圓洞形。
13.—種納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其包括以下步驟 提供一絕緣基底；對所述絕緣基底進行親水處理； 在所述絕緣基底表面形成單層納米微球；對所述絕緣基底表面的單層納米微球進行裁剪，使相鄰納米微球之間的間隙增大； 在形成有單層納米微球的絕緣基底的表面蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納米微球之 間的間隙；去除納米微球，保留填充在相鄰納米微球之間的間隙內(nèi)的金屬薄膜，形成納米光學(xué)天 線陣列。
14.如權(quán)利要求13所述的納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其特征在于，對所述絕緣基 底表面的單層納米微球進行裁剪時，通過氧等離子體刻蝕方法進行裁剪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米光學(xué)天線陣列的制造方法，其包括以下步驟提供一絕緣基底；對所述絕緣基底進行親水處理；在所述絕緣基底上形成單層納米微球；在形成有單層納米微球的絕緣基底上蒸鍍金屬薄膜，使金屬填充相鄰納米微球之間的間隙；去除納米微球，保留填充在相鄰納米微球之間的間隙內(nèi)的金屬薄膜，形成納米光學(xué)天線陣列。
文檔編號H01Q15/00GK102148429SQ20101011015
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月6日
發(fā)明者張立輝, 朱振東, 李群慶, 范守善, 陳墨 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司