基于纳米压印的二维光栅板的制备方法

技术领域

本发明涉及基于纳米压印的二维光栅板的制备方法。

背景技术

二维光栅是衍射单元在二维方向上周期排列的光栅，一般是通过圆形或矩形孔、柱、椎阵列而形成。二维光栅广泛应用于精密测量、精密定位、AR光波导等领域。

申请号为202210538492.4的一种微纳光栅的制备方法，该方案是先在基板上沉积一层薄膜，然后涂上紫外纳米压印胶，接着将压印软模板上的微纳光栅结构转移到紫外纳米压印胶上，然后通过刻蚀，将紫外纳米压印胶上的微纳光栅结构转移至薄膜层上，然后去除去除薄膜层表面的紫外纳米压印胶，得到目标光栅，该方法需要通过蚀刻得到光栅结构，费事费时，最后还需要去除薄膜层表面的紫外纳米压印胶，操作困难。

发明内容

本发明提供一种基于纳米压印的二维光栅板的制备方法，本发明方法可用于快速制作金属二维光栅，流程简单，容易操作，良率高，成本低，效率高，可实现大面积生产。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于纳米压印的二维光栅板的制备方法，包括如下步骤：

①制作结构及形状与目标二维光栅结构及形状相同的二维光栅母版；

②在步骤①制备的二维光栅母版的光栅表面上镀制第一抗粘膜层；

③然后第一在抗粘膜层表面旋涂第一紫外纳米压印胶水层，并使第一紫外纳米压印胶水层外表面与第一在抗粘膜层凸部顶面之间具有厚度；

④在步骤③的第一紫外纳米压印胶水层外放置一层塑料薄膜层并用纳米压印技术将二维光栅母版上的二维光栅复制到骤③的第一紫外纳米压印胶水层上，接着对第一紫外纳米压印胶水层上的紫外纳米压印胶水进行紫外或热固化，然后再将与紫外纳米压印胶水层固化在一起的塑料薄膜层剥离，形成由第一紫外纳米压印胶水层制成的具有反光栅结构的二维光栅工作模板；

⑤然后在步骤④得到的二维光栅工作模板上具有反光栅结构的一面镀制第二抗粘膜层，接着继续在第二抗粘膜层上沉积能完全将第二抗粘膜层上的光栅结构完全覆盖的金属层；

⑥取一抛光好且清洗干净的玻璃基板，在其表面旋涂第二紫外纳米压印胶水层；

⑦然后趁第二紫外纳米压印胶水层未固化时，采用纳米压印技术，将步骤⑤的二维光栅工作模板上的金属层与第二紫外纳米压印胶水层紧密结合，并进行紫外固化；

⑧然后将具有反光栅结构的二维光栅工作模板剥离，形成基于纳米压印的二维光栅板。

进一步地，所述的二维光栅母版包括波导片和凸设或凹设于波导片表面的若干个形状相同的圆柱体、长方体、或者截面不规则的柱状体。

进一步地，步骤①的二维光栅母版采用激光全息光刻或电子束曝光技术结合刻蚀技术加工制得。

进一步地，步骤②的抗粘膜层由抗粘剂采用真空镀膜的方法沉积。它是一层超疏水膜层。

进一步地，所述的塑料薄膜为聚碳酸酯、聚酯或聚氯乙烯塑料。

进一步地，步骤⑦的金属膜采用真空镀膜的方式镀制，所述的金属采用Al、Ag或者Au。

较之前的现有技术，本发明具有什么有益效果：

本发明方法不仅流程简单，容易操作，良率高，成本低，效率高，可实现大面积生产；而且采用本发明的方法制备形成的金属柱状结构边界清晰，垂直度好，衍射效果好。

附图说明

图1是二维光栅母版的剖视示意图。

图2是制备二维光栅工作模板时未剥离塑料薄膜层时的剖视示意图。

图3是制备二维光栅板未剥离二维光栅工作模板时的剖视示意图。

图4是本发明二维光栅板的剖视示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步阐述

一种基于纳米压印的二维光栅板的制备方法，包括如下步骤：

①制作结构及形状与目标二维光栅结构及形状相同的二维光栅母版；

②在步骤①制备的二维光栅母版1的光栅表面上镀制第一抗粘膜层2；

③然后第一在抗粘膜层2表面旋涂第一紫外纳米压印胶水层3，并使第一紫外纳米压印胶水层3外表面与第一在抗粘膜层2凸部顶面之间具有厚度；

④在步骤③的第一紫外纳米压印胶水层外放置一层塑料薄膜层并用纳米压印技术将二维光栅母版上的二维光栅复制到骤③的第一紫外纳米压印胶水层上，接着对第一紫外纳米压印胶水层上的紫外纳米压印胶水进行紫外或热固化，然后再将与紫外纳米压印胶水层固化在一起的塑料薄膜层剥离，形成具有反光栅结构的二维光栅工作模板；

⑤然后在步骤④得到的二维光栅工作模板上具有反光栅结构的一面镀制一层抗粘膜层，接着继续在所述的抗粘膜层上沉积能完全将所述的抗粘膜层上的光栅结构完全覆盖的金属层；

⑥取一抛光好且清洗干净的玻璃基板，在其表面旋涂第二紫外纳米压印胶水层；

⑦然后趁第二紫外纳米压印胶水层未固化时，采用纳米压印技术，将步骤⑤的二维光栅工作模板上的金属层与第二紫外纳米压印胶水层紧密结合，并进行紫外固化；

⑧然后将具有反光栅结构的二维光栅工作模板剥离，形成基于纳米压印的二维光栅板。

所述的二维光栅母版包括波导片和凸设或凹设于波导片表面的若干个形状相同的圆柱体、长方体、或者截面不规则的柱状体。本实施例的二维光栅母版上为直径500nm、高250nm的圆柱体，相邻两个圆柱体的距离为500nm。

本实施例步骤①的二维光栅母版采用激光全息光刻或电子束曝光技术结合刻蚀技术加工制得。

本实施例步骤②的抗粘膜层由抗粘剂采用真空镀膜的方法沉积。它是一层超疏水膜层。本实施例的抗粘膜层的厚度约为5-15nm。用水滴角测试仪水滴角>100度，说明具备很好的抗粘效果。

本实施例的第一紫外纳米压印胶水层的厚度为500nm。

本实施例所述的塑料薄膜为聚碳酸酯、聚酯或聚氯乙烯塑料。

本实施例步骤⑦的金属膜采用真空镀膜的方式镀制，本实施例的金属为Au层，厚度为300nm。

本实施例的第二紫外纳米压印胶水层的厚度为1000nm。

不发明不仅限于上述实施例，凡是依据本发明原理所做的简单修改均在本发明保护范围之内。