专利名称：基于激光干涉诱导交联反应的金属微纳结构的制备方法
技术领域：
本发明属于金属微纳结构制备技术领域，利用激光干涉光场辐照镀有金属薄膜的有机半导体高分子材料的方法制作大面积、具有等离子共振光谱响应的金属微纳结构。
背景技术：
低成本地制作大面积的金属微纳结构是国际上广泛关注的研究课题，在实际应用中具有重要意义。金属微纳结构的传统制作方法有:电子束光刻、反应离子束刻蚀、纳米压印技术、金属胶体溶液法等，但这些方法在工艺、设备、效率或质量上存在不足，不利于金属微纳结构的实际批量制备和应用。而基于激光干涉诱导高分子交联反应制备金属微纳结构的方法具有工艺简单，能够低成本地制作大面积高质量的各种金属微纳结构，具有重要的应用价值。
发明内容
本发明目的是提出一种基于激光干涉诱导有机半导体高分子交联反应形成表面浮雕结构，使附着在高分子材料上的金属薄膜实现图案化，得到具有等离子共振光谱响应的金属微纳结构。一种基于激光干涉诱导交联反应的金属微纳结构，其特征在于，蒸镀在有机半导体高分子材料上的金属薄膜具有和激光干涉光场一致的图案，图案深度范围为Ι-lOOnm，诱导高分子材料实现交联反应的激光波长小于500nm。激光干涉交联的有机半导体高分子材料厚度优选为50-200nm,金属薄膜厚度优选为l-100nm。所述的金属优选金、银、钼或铝。本发明中基于激光干涉诱导交联反应的金属微纳结构制备方法具体方案如下:I)以500-4000rpm的转速，以转速为2000rpm时为最佳，将有机半导体高分子材料溶液旋涂在基底上，获得厚度均匀的有机半导体高分子薄膜，薄膜的厚度为50-200nm ；2)在有机半导体高分子薄膜上蒸镀一层厚度为1-1OOnm金属薄膜；3)将激光干涉光场与连续有机半导体高分子薄膜作用，使高分子材料发生交联反应，形成表面浮雕结构，使附着其上的金属薄膜实现图案化，得到大面积的金属微纳结构，其原子力显微镜(AFM)图像见图2。上述所述的高分子材料为有机半导体材料聚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；有机溶剂为二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、环己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一种；基底选自玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃、石英片或者硅片等；金属为金、银、铝或钼；所用激光波长小于等于500nm。本发明的优势特点:I)本发明方法无需使用昂贵的设备，成本低，可制备大面积一维、二维金属微纳结构，重复性好，样品质量高。
2)本发明方法中激光干涉光场与连续有机半导体高分子薄膜作用使得高分子材料发生交联反应后不需其他工序即可实现金属薄膜图案化，有机半导体高分子材料上的金属薄膜图案和激光干涉光场的图案一致；另外也可通过使用有机溶剂将未交联高分子及附着其上的金属薄膜剥离掉，实现非连续金属微纳结构，本发明比传统蒸镀方法更灵活。
图1、激光干涉诱导交联反应的光路示意图；其中，I为激光器；2为扩束用透镜组；3为介质膜全反镜；4为分束镜；5为镀有金属薄膜的有机半导体高分子样品；图2、实施例1通过激光干涉光场诱导有机半导体高分子交联反应制作的金属微纳结构AFM图像；图3、实施例2通过激光干涉光场诱导有机半导体高分子交联反应制作的金属微纳结构AFM图像。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例1:基于激光干涉诱导交联反应的一维金属微纳结构制备方法。I)将有机半导体材料F8BT溶解于有机溶剂(有机溶剂为二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、环己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一种中)，制成浓度为25mg/ml的有机半导体溶液；2)以2000rpm的转速，将步骤I)中的F8BT溶液旋涂在基底上，制备出厚度为IOOnm的有机半导体高分子薄膜；3)在步骤2)中的有机半导体高分子薄膜上蒸镀一层厚度为IOnm金属薄膜；4)将一维激光干涉光场(激光波长为325nm)与连续有机半导体高分子薄膜作用，使高分子材料发生交联反应，使附着其上的金属薄膜实现图案化。光路示意图见图1，制作得到的金属图案的AFM图像见图3。实施例2:基于激光干涉诱导交联反应的二维金属微纳结构制备方法。I)将有机半导体材料F8BT溶解于有机溶剂(有机溶剂为二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、环己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一种中)中，制成浓度为25mg/ml的有机半导体溶液；2)以2000rpm的转速，将步骤I)中的F8BT溶液旋涂在基底上，制备出厚度为IOOnm的有机半导体高分子薄膜；3)在步骤2)中的有机半导体高分子薄膜上蒸镀一层厚度为IOnm金属薄膜；4)将二维激光干涉光场(激光波长为458nm)与连续有机半导体高分子薄膜作用，使高分子材料发生交联反应，使附着其上的金属薄膜实现图案化。光路示意图见图1，制作得到的金属图案的AFM图像见图3。
权利要求
1.基于激光干涉诱导交联反应的金属微纳结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将有机半导体高分子材料溶解于有机溶剂中，制成浓度为10-150mg/ml的有机半导体溶液； 2)以500-4000rpm的转速，将步骤I)中的有机半导体溶液旋涂在基底上，制备出厚度为50-200nm的有机半导体高分子薄膜； 3)在步骤2)中的有机半导体高分子薄膜上蒸镀一层厚度为1-1OOnm金属薄膜； 4)将激光干涉光场与连续有机半导体高分子薄膜作用，使高分子材料发生交联反应，形成表面浮雕结构，使附着其上的金属薄膜实现图案化，得到金属微纳结构。
2.根据权利要求1所述的方法，特征在于，步骤I)中所述的有机半导体高分子材料为F8BT、F8DP 中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I)中所述的有机溶剂为二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯、三氯甲烷、环己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤2)中所述的基底选自玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃、石英片或者硅片。
5.根据权利要求1所述的方法，特征在于，步骤2)中所述的金属为金、银、铝或钼。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤4)中所述的激光波长小于等于500nmo
全文摘要
基于激光干涉诱导交联反应的金属微纳结构的制备方法，属于光电子材料及器件技术领域。通过激光辐照镀有金属薄膜的有机半导体高分子材料，使高分子发生交联反应，形成表面浮雕结构，使附着其上的金属薄膜实现图案化的一种新的制备技术。本发明方法具有成本低、效率高，可制备大面积、具有等离子共振光谱响应的金属结构等优点。
文档编号B81C1/00GK103204460SQ20131009286
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者翟天瑞, 林远海, 张新平, 刘红梅, 王丽 申请人:北京工业大学