金属光栅的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种金属光栅的制备方法，该制备方法包括以下步骤：提供一基底；设置一图形化的掩模层在所述基底的表面，该图形化的掩模层包括多个凹部，并使所述基底的部分表面通过所述多个凹部暴露出来；沉积一厚度大于10纳米的金属层在所述图形化的掩模层及所述基底的部分表面；以及去除所述图形化的掩模层，并保持所述金属层的形状和结构不变。利用本发明方法可制备多种中空或空心金属光栅。
【专利说明】金属光栅的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属光栅的制备方法，尤其涉及一种中空金属光栅的制备方法。
【背景技术】
[0002] 表面等离子体纳米结构是一种经过微纳精细加工设计出来的微纳结构，其结构间 的纳米间隙(通常在数十纳米到小于十纳米）在特定激发条件下，能实现几个数量级的场增 强，从而实现光的操控、调制，实现亚波长的超高分辨率。
[0003] 科研工作者们已经制备研究了多种表面等离子体纳米结构，其中包括贵金属纳米 粒子、纳米球及其核壳结构、纳米粒子对、自相似纳米粒子链、纳米星形粒子、纳米月亮以及 纳米光栅等等。其中，亚波长金属光栅是表面等离子体纳米结构的典型代表之一。这些表面 等离子体纳米结构具有优越的潜在应用潜力，主要包括材料痕量分析、光整形、光学仪器、 生化传感和计量标准等。
[0004] 目前，这些表面等离子体纳米结构的制备方法主要有：化学、胶体化学合成以及基 于刻蚀工艺的电子束刻蚀、纳米球刻蚀、全息光刻等。然而，这些方法中有的方法成本昂贵， 有的方法工艺复杂，有的方法制备精细结构的可控性差，因此制约了表面等离子体纳米结 构尤其是亚波长金属光栅的研究和应用。
[0005] 中空金属光栅是一类特殊的杂化纳米结构，其以亚波长光栅为载体，能实现了诸 多等离子体物化特性，且不需要构筑特定的精细纳米结构，给纳米制备提供了多种选择方 案，方便加工。然而，目前，还没有发展出一种制备该种中空金属光栅的方法。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，确有必要提供一种具有"中空"或"空心"微结构的金属光栅的制备方 法。
[0007] -种金属光栅的制备方法，其包括以下步骤： 提供一基底； 设置一图形化的掩模层在所述基底的表面，该图形化的掩模层包括多个凹部，并使所 述基底的部分表面通过所述凹部暴露出来； 沉积一厚度大于10纳米的金属层在所述图形化的掩模层及所述基底的部分表面；以 及 去除所述图形化的掩模层，并保持所述金属层的形状和结构不变。
[0008] 进一步地，所述金属层的厚度为20纳米-200纳米。
[0009] 进一步地，所述图形化的掩模层是通过纳米压印的方式制备获得的。
[0010] 进一步地，所述图形化的掩模层的厚度为50纳米-250纳米。
[0011] 与现有技术相比，本发明所提供的金属光栅的制备方法中，没有对金属层进行任 何刻蚀处理，即可获得形态规整且表面粗糙度小的中空金属光栅。该制备方法简单、成本 低，适于工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本发明实施例提供的制备金属光栅的工艺流程图。
[0013] 图2为本发明实施例提供的制备图形化的掩模层的工艺流程图。
[0014] 图3为金属光栅的剖面结构示意图。
[0015] 图4为金属光栅的扫描电镜照片图。
[0016] 图5为金属光栅的立体结构示意图。
[0017] 图6为金属光栅的另一立体结构示意图。
[0018] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种金属光栅的制备方法，其包括以下步骤： 提供一基底； 设置一图形化的掩模层在所述基底的表面，该图形化的掩模层包括多个第一凹部，并 使所述基底的部分表面通过所述多个第一凹部暴露出来； 沉积一厚度大于10纳米的金属层在所述图形化的掩模层及所述基底的部分表面；以 及 去除所述图形化的掩模层，并保持所述金属层的形状和结构不变。
2. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述金属层的厚度为20纳 米~200纳米。
3. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述图形化的掩模层的厚 度大于所述金属层的厚度。
4. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述图形化的掩模层的厚 度为50纳米?250纳米。
5. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，进一步包括在所述基底的 表面设置一保护层，并将所述图形化的掩模层设置在所述保护层的表面。
6. 如权利要求5所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述保护层的材料为氮化 硅或二氧化钛。
7. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述图形化的掩模层的材 料为ZEP520A、HSQ、PMMA、PS、SOG或有机硅类低聚物。
8. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述图形化的掩模层通过 纳米压印法制备获得。
9. 如权利要求8所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述设置一图形化的掩模 层在所述基底的表面具体包括以下步骤： 在所述基底的表面设置一完整的掩模层； 提供一表面具有纳米图案的模板，该模板的表面具有多个第二凸部与多个第二凹部； 将所述模板具有纳米图案的表面与所述完整的掩模层贴合，并在常温下挤压所述模板 与基底后脱模，使所述掩模层形成多个第一凸部以及多个第一凹部；以及 去除位于所述第一凹部底部的残余的掩模层。
10. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述图形化的掩模层进一 步包括多个第一凸部，所述多个第一凸部为平行且间隔设置的条带形凸部。
11. 如权利要求10所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述第一凸部的宽度为 50纳米?200纳米。
12. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述金属层为贵金属，铜 或错。
13. 如权利要求1所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，采用溶剂去除所述掩模 层。
14. 如权利要求13所述的金属光栅的制备方法，其特征在于，所述溶剂为四氢呋喃、丙 酮、丁酮、环己烷、正己烷、甲醇和无水乙醇中的一种或几种。
【文档编号】G02B5/18GK104459855SQ201310429909
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】朱振东, 李群庆, 白本锋, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司