球粒阵列辅助飞秒激光双光子聚合制备纳米阵列结构方法

摘要

本发明涉及了一种透明球粒阵列辅助飞秒激光双光子聚合制备纳米阵列结构方法，属于激光制备纳米尺度规则列阵技术。该方法包括以下步骤：采用紫外负型光刻胶、掺有紫外光引发剂的环氧或丙烯酸树脂、或掺有紫外光引发剂的SiO₂/ZrO₂或SiO₂/TiO₂溶胶-凝胶为原料，旋涂在单晶硅或光学基片上，涂制基层；在基层上制得单层紧密排列的球形透明聚苯乙烯颗粒或石英玻璃颗粒的阵列模板；将飞秒激光聚焦在单层紧密排列的球形透明颗粒阵列模板上，当激光能量达到双光子聚合阈值时，发生聚合反应，从而在基片上制得100纳米以下的规则阵列结构。本发明的优点在于，与单独采用近场光增强方法或单独采用飞秒激光双光子聚合方法相比，可制备特征尺寸更小的规则纳米阵列结构。

主权项

1.一种球粒阵列辅助飞秒激光双光子聚合制备纳米阵列结构的方法，其特征在于包括以下过程：(1)采用紫外负型光刻胶为原料，或采用掺有质量百分比0.1-10％的紫外光引发剂的环氧或丙烯酸树脂为原料，或采用掺有质量百分比0.1-10％的紫外光引发剂的SiO2/ZrO2或SiO2/TiO2溶胶-凝胶为原料，以旋涂方法将原材料沉积在单晶硅或光学玻璃的基片上，涂层厚度为1-2微米，在80-100℃度下烘干后制得基层；(2)将球形直径为200纳米到600纳米的聚苯乙烯颗粒或石英玻璃颗粒的水溶液以旋涂法或以胶态液滴法或以垂直沉积法涂在基片的基层上制得单层紧密排列的球形透明颗粒阵列模板；(3)采用波长775-1550纳米、脉冲宽度为10-100飞秒、重复频率为20-100MHz、功率为1-100毫瓦的飞秒激光振荡器发出的激光，并使激光通过0.1-1.0的孔径的物镜聚焦在单层紧密排列的球形透明颗粒阵列模板上，在透明球形颗粒与基层表面之间发生光增强效应，单个透明球形颗粒形成的光强分布为高斯型，当激光能量达到双光子聚合阈值时，发生聚合反应，从而在基片上制得100纳米以下的规则阵列结构。