專利名稱：基于激光干涉誘導交聯反應的金屬微納結構的制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬微納結構制備技術領域，利用激光干涉光場輻照鍍有金屬薄膜的有機半導體高分子材料的方法制作大面積、具有等離子共振光譜響應的金屬微納結構。
背景技術：
低成本地制作大面積的金屬微納結構是國際上廣泛關注的研究課題，在實際應用中具有重要意義。金屬微納結構的傳統制作方法有:電子束光刻、反應離子束刻蝕、納米壓印技術、金屬膠體溶液法等，但這些方法在工藝、設備、效率或質量上存在不足，不利于金屬微納結構的實際批量制備和應用。而基于激光干涉誘導高分子交聯反應制備金屬微納結構的方法具有工藝簡單，能夠低成本地制作大面積高質量的各種金屬微納結構，具有重要的應用價值。
發明內容
本發明目的是提出一種基于激光干涉誘導有機半導體高分子交聯反應形成表面浮雕結構，使附著在高分子材料上的金屬薄膜實現圖案化，得到具有等離子共振光譜響應的金屬微納結構。一種基于激光干涉誘導交聯反應的金屬微納結構，其特征在于，蒸鍍在有機半導體高分子材料上的金屬薄膜具有和激光干涉光場一致的圖案，圖案深度范圍為Ι-lOOnm，誘導高分子材料實現交聯反應的激光波長小于500nm。激光干涉交聯的有機半導體高分子材料厚度優選為50-200nm,金屬薄膜厚度優選為l-100nm。所述的金屬優選金、銀、鉬或鋁。本發明中基于激光干涉誘導交聯反應的金屬微納結構制備方法具體方案如下:I)以500-4000rpm的轉速，以轉速為2000rpm時為最佳，將有機半導體高分子材料溶液旋涂在基底上，獲得厚度均勻的有機半導體高分子薄膜，薄膜的厚度為50-200nm ；2)在有機半導體高分子薄膜上蒸鍍一層厚度為1-1OOnm金屬薄膜；3)將激光干涉光場與連續有機半導體高分子薄膜作用，使高分子材料發生交聯反應，形成表面浮雕結構，使附著其上的金屬薄膜實現圖案化，得到大面積的金屬微納結構，其原子力顯微鏡(AFM)圖像見圖2。上述所述的高分子材料為有機半導體材料聚F8BT([ (9，9-二正辛基芴基-2，7_ 二基)-alt-(苯并[2，1,3]噻二唑-4,8-二基)])、或 F8DP(9，9-二辛基芴-并-9，9-二(4-甲氧基苯基)-芴)等；有機溶劑為二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、環己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一種；基底選自玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃、石英片或者硅片等；金屬為金、銀、鋁或鉬；所用激光波長小于等于500nm。本發明的優勢特點:I)本發明方法無需使用昂貴的設備，成本低，可制備大面積一維、二維金屬微納結構，重復性好，樣品質量高。
2)本發明方法中激光干涉光場與連續有機半導體高分子薄膜作用使得高分子材料發生交聯反應后不需其他工序即可實現金屬薄膜圖案化，有機半導體高分子材料上的金屬薄膜圖案和激光干涉光場的圖案一致；另外也可通過使用有機溶劑將未交聯高分子及附著其上的金屬薄膜剝離掉，實現非連續金屬微納結構，本發明比傳統蒸鍍方法更靈活。
圖1、激光干涉誘導交聯反應的光路示意圖；其中，I為激光器；2為擴束用透鏡組；3為介質膜全反鏡；4為分束鏡；5為鍍有金屬薄膜的有機半導體高分子樣品；圖2、實施例1通過激光干涉光場誘導有機半導體高分子交聯反應制作的金屬微納結構AFM圖像；圖3、實施例2通過激光干涉光場誘導有機半導體高分子交聯反應制作的金屬微納結構AFM圖像。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。實施例1:基于激光干涉誘導交聯反應的一維金屬微納結構制備方法。I)將有機半導體材料F8BT溶解于有機溶劑(有機溶劑為二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、環己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一種中)，制成濃度為25mg/ml的有機半導體溶液；2)以2000rpm的轉速，將步驟I)中的F8BT溶液旋涂在基底上，制備出厚度為IOOnm的有機半導體高分子薄膜；3)在步驟2)中的有機半導體高分子薄膜上蒸鍍一層厚度為IOnm金屬薄膜；4)將一維激光干涉光場(激光波長為325nm)與連續有機半導體高分子薄膜作用，使高分子材料發生交聯反應，使附著其上的金屬薄膜實現圖案化。光路示意圖見圖1，制作得到的金屬圖案的AFM圖像見圖3。實施例2:基于激光干涉誘導交聯反應的二維金屬微納結構制備方法。I)將有機半導體材料F8BT溶解于有機溶劑(有機溶劑為二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、環己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一種中)中，制成濃度為25mg/ml的有機半導體溶液；2)以2000rpm的轉速，將步驟I)中的F8BT溶液旋涂在基底上，制備出厚度為IOOnm的有機半導體高分子薄膜；3)在步驟2)中的有機半導體高分子薄膜上蒸鍍一層厚度為IOnm金屬薄膜；4)將二維激光干涉光場(激光波長為458nm)與連續有機半導體高分子薄膜作用，使高分子材料發生交聯反應，使附著其上的金屬薄膜實現圖案化。光路示意圖見圖1，制作得到的金屬圖案的AFM圖像見圖3。
權利要求
1.基于激光干涉誘導交聯反應的金屬微納結構制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將有機半導體高分子材料溶解于有機溶劑中，制成濃度為10-150mg/ml的有機半導體溶液； 2)以500-4000rpm的轉速，將步驟I)中的有機半導體溶液旋涂在基底上，制備出厚度為50-200nm的有機半導體高分子薄膜； 3)在步驟2)中的有機半導體高分子薄膜上蒸鍍一層厚度為1-1OOnm金屬薄膜； 4)將激光干涉光場與連續有機半導體高分子薄膜作用，使高分子材料發生交聯反應，形成表面浮雕結構，使附著其上的金屬薄膜實現圖案化，得到金屬微納結構。
2.根據權利要求1所述的方法，特征在于，步驟I)中所述的有機半導體高分子材料為F8BT、F8DP 中的一種。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟I)中所述的有機溶劑為二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、環己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一種。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其中步驟2)中所述的基底選自玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃、石英片或者硅片。
5.根據權利要求1所述的方法，特征在于，步驟2)中所述的金屬為金、銀、鋁或鉬。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其中步驟4)中所述的激光波長小于等于500nmo
全文摘要
基于激光干涉誘導交聯反應的金屬微納結構的制備方法，屬于光電子材料及器件技術領域。通過激光輻照鍍有金屬薄膜的有機半導體高分子材料，使高分子發生交聯反應，形成表面浮雕結構，使附著其上的金屬薄膜實現圖案化的一種新的制備技術。本發明方法具有成本低、效率高，可制備大面積、具有等離子共振光譜響應的金屬結構等優點。
文檔編號B81C1/00GK103204460SQ20131009286
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月21日 優先權日2013年3月21日
發明者翟天瑞, 林遠海, 張新平, 劉紅梅, 王麗 申請人:北京工業大學