納米微結構的製作方法與流程

2023-05-25 23:45:11 1

本發明涉及光學器件製作領域，特別是涉及一種納米微結構的製作方法。

背景技術：

目前，蛾眼的納米微抗反射結構在太陽能電池、生物傳感器以及顯示面板領域得到廣泛的應用。目前常用的製備方法有光刻法、電子束刻蝕法、納米壓印法和自組裝法。光刻法和電子束刻蝕法在製備技術方面要求較高，設備較為昂貴，製備成本高，且在選材方面也會受到一定的限制。

因此，現有技術存在缺陷，急需改進。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種納米微結構的製作方法；以解決現有的納米微結構的製作方法中的製作工藝複雜的技術問題。

為解決上述問題，本發明提供的技術方案如下：

提供一種納米微結構的製作方法，包括以下步驟：

在基板上形成納米級分散的疏水聚合物顆粒層，該疏水聚合物顆粒層具有多個間隔分布的疏水聚合物顆粒；

在該基板上塗布第一預設濃度的第一聚合物溶液，該第一聚合物溶液中的第一聚合物以疏水聚合物顆粒為成核中心進行結晶，以生成多個分別與該多個疏水聚合物顆粒一一對應且間隔分布的第一結晶塊；

在該多個第一結晶塊上塗布第二預設濃度的第二聚合物溶液，該第二聚合物溶液中的第二聚合物以與該第一結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第一結晶塊上生成一第二結晶塊；

在該第二結晶塊上塗布第三預設濃度的第三聚合物溶液，該第三聚合物溶液中的第三聚合物以與每一第二結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第二結晶塊上生成一第三結晶塊；

其中，該第一聚合物不溶於第二聚合物溶液，該第二聚合物不溶於第三聚合物溶液，該第一預設濃度、第二預設濃度以及第三預設濃度依次降低。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，還包括以下步驟：

在該第三結晶塊上塗布第四預設濃度的第四聚合物溶液，該第四聚合物溶液中的第四聚合物以與每一第三結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第三結晶塊上生成一第四結晶塊；所述第三聚合物不溶於所述第四聚合物溶液，所述第四預設濃度小於所述第三預設濃度。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，還包括以下步驟：

在該第四結晶塊上塗布第五預設濃度的第五聚合物溶液，該第五聚合物溶液中的第五聚合物以與每一第四結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第四結晶塊上生成一第五結晶塊，所述第四聚合物不溶於所述第五聚合物溶液，所述第五預設濃度小於所述第四預設濃度。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，還包括以下步驟：

在該第五結晶塊上塗布第六預設濃度的第六聚合物溶液，該第六聚合物溶液中的第六聚合物以與每一第五結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第五結晶塊上生成一第六結晶塊，所述第五聚合物不溶於所述第六聚合物溶液，所述第六預設濃度小於所述第五預設濃度。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，該第一聚合物、第三聚合物以及第五聚合物為相同的聚合物，該第二聚合物、第四聚合物以及第六聚合物為相同的聚合物。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，所述第一聚合物以及所述第三聚合物為聚氟苯類材料，所述第二聚合物為聚苯類材料；或者，

所述第一聚合物以及所述第三聚合物為水溶性離子聚合物材料，所述第二聚合物為油溶性聚酯類材料。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，所述在基板上形成納米級分散的疏水聚合物顆粒層的步驟包括：

在基板上旋塗一層由親水性聚合物和疏水聚合物組成的共聚混合物，該共聚混合物呈納米級分布；

採用極性溶液洗去所述親水性聚合物，以形成納米級分散的疏水聚合物顆粒層，該疏水聚合物顆粒層具有多個間隔分布的疏水聚合物顆粒。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，所述疏水聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯，所述親水性聚合物為聚苯乙烯。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，還包括以下步驟：

採用對應溶劑分別洗去未結晶或者結晶度較小的第一聚合物、第二聚合物以及第三聚合物。

在本發明所述的納米微結構的製作方法中，所述基板為玻璃基板。

與現有技術相比，本發明通過在基板上進行至少三次結晶，並且每次採用的聚合物溶液的濃度依次降低，從而在基板上形成多個下大上小的凸錐狀的納米微結構，工藝流程十分簡單，且採用這種工藝形成的具有納米微結構的基板具有抗反射性能更好的有益效果。

為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

附圖說明

圖1為本發明的納米微結構的製作方法的優選實施例的流程圖；

圖2A-圖2E為本發明的納米微結構的製作方法的示意圖。

具體實施方式

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。

請參照圖1，圖1為本發明的納米微結構的製作方法的優選實施例的流程圖。在本優選實施例中，該納米微結構的製作方法，包括以下步驟：

S101，在基板上形成納米級分散的疏水聚合物顆粒層，該疏水聚合物顆粒層具有多個間隔分布的疏水聚合物顆粒；

S102，在基板上塗布第一預設值的第一聚合物溶液，該第一聚合物溶液中的第一聚合物以疏水聚合物顆粒為成核中心進行結晶，以生成多個分別與該多個疏水聚合物顆粒一一對應且間隔分布的第一結晶塊；

S103，在該第一結晶塊上塗布第二預設濃度的第二聚合物溶液，該第二聚合物溶液中的第二聚合物以與第一結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第一結晶塊上生成一第二結晶塊；

S104，在該第二結晶塊上塗布第三預設濃度的第三聚合物溶液，該第三聚合物溶液中的第三聚合物以與每一第二結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第二結晶塊上生成一第三結晶塊；

S105，在該第三結晶塊上塗布第四預設濃度的第四聚合物溶液，該第四聚合物溶液中的第四聚合物以與每一第三結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第三結晶塊上生成一第四結晶塊；

S106，在該第四結晶塊上塗布第五預設濃度的第五聚合物溶液，該第五聚合物溶液中的第五聚合物以與每一第四結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第四結晶塊上生成一第五結晶塊；

S107，在該第五結晶塊上塗布第六預設濃度的第六聚合物溶液，該第六聚合物溶液中的第六聚合物以與每一第五結晶塊的接觸面為成核中心進行異相成核結晶，以分別在每一第五結晶塊上生成一第六結晶塊。

其中，該第一聚合物不溶於第二聚合物溶液，該第二聚合物不溶於第三聚合物溶液，該第三聚合物不溶於第四聚合物溶液，該第四聚合物不溶於第五聚合物溶液，第五聚合物不溶於第六聚合物溶液。該第一預設濃度、第二預設濃度、第三預設濃度、第四預設濃度、第五預設濃度以及第六預設濃度依次降低。

可以理解地，該第一聚合物、第三聚合物以及第五聚合物可以為相同的聚合物，該第二聚合物、第四聚合物以及第六聚合物可以為相同的聚合物。

可以理解地，在本發明者中，該步驟S105至S107並非比不可少的，只要滿足至少形成三層結晶塊的分布層即可，並且，在步驟S107之後，還可以採用相似手段，繼續塗布聚合物溶液以形成結晶塊的分布層。

下面結合附圖2A-2E對該優選實施例中的納米微結構的製作方法的各個步驟進行詳細說明。

在該步驟S101中，形成納米級分散的疏水聚合物顆粒層的方法可以採用：在基板11上旋塗一層由親水性聚合物和疏水聚合物組成的共聚混合物，該共聚混合物呈納米級分布；採用極性溶液洗去所述親水性聚合物，以形成納米級分散的疏水聚合物顆粒層。其中，在塗布共混聚合物之前必須先將基板表面洗淨。由於共混聚合物的兩組聚合物的親水性和疏水性不同，聚合物呈現出納米級分布。該疏水聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯，該親水性聚合物為聚苯乙烯，當然，其並不限於此。轉至步驟S102。

在該步驟S102中，將第一聚合物溶液均勻塗布在分布有疏水聚合物顆粒的基板11上後，控制第一聚合物溶液的溶劑的揮發的速率，使第一聚合物在基板表面開始結晶，其中可以通過控制基板表面的氣壓或者溫度來控制溶劑的揮發速度。由於納米級的微粒的存在，第一聚合物的分子會以納米微粒為成核中心進行結晶，通過控制溶劑揮發的速率以及結晶的溫度，可以較好控制聚合物結晶的大小和晶體的緻密性，並用溶劑洗去未結晶或結晶度較小的聚合物，從而形成表面特性較好的第一結晶塊12。如圖2A所示，轉至步驟S103。

在該步驟S103中，將第二聚合物溶液均勻塗布在每一第一結晶塊12上後，控制第二聚合物溶液的溶劑的揮發的速率，使第二聚合物在第一結晶塊12表面開始結晶，其中可以通過控制第一結晶塊12附近的氣壓或者溫度來控制溶劑的揮發速度。通過控制溶劑揮發的速率以及結晶的溫度，可以較好控制聚合物結晶的大小和晶體的緻密性，並用溶劑洗去未結晶或結晶度較小的聚合物，從而形成表面特性較好的第二結晶塊13。其中，每一第二結晶塊13的面積小於第一結晶塊12的面積，並且該第二結晶塊13位於第一結晶塊12的中心線上，以便於形成凸錐納米微結構。其中，可以通過控制聚合物的濃度來實現，第二預設濃度小於第一預設濃度，第二聚合物溶液中聚合物含量比第一聚合物溶液中的聚合物的含量少，因此，每一第一結晶塊12的面積大於每一第二結晶塊13的面積。

在步驟S104中，將第三聚合物溶液均勻塗布在每一第二結晶塊13上後，控制第三聚合物溶液的溶劑的揮發的速率，使第三聚合物在第二結晶塊13表面開始結晶，其中可以通過控制第二結晶塊13附近的氣壓或者溫度來控制溶劑的揮發速度。通過控制溶劑揮發的速率以及結晶的溫度，可以較好控制聚合物結晶的大小和晶體的緻密性，並用溶劑洗去未結晶或結晶度較小的聚合物，從而形成表面特性較好的第三結晶塊14。其中，每一第三結晶塊14的面積小於第二結晶塊13的面積，並且該第三結晶塊14位於第二結晶塊13的中心線上，以便於形成凸錐納米微結構。其中，可以通過控制聚合物的濃度來實現，第三預設濃度小於第二預設濃度，第三聚合物溶液中聚合物含量比第二聚合物溶液中的聚合物的含量少，因此，每一第二結晶塊13的面積大於每一第三結晶塊14的面積。

在該步驟S105中，將第四聚合物溶液均勻塗布在每一第三結晶塊14上後，控制第四聚合物溶液的溶劑的揮發的速率，使第四聚合物在第三結晶塊14表面開始結晶，其中可以通過控制第三結晶塊14附近的氣壓或者溫度來控制溶劑的揮發速度。通過控制溶劑揮發的速率以及結晶的溫度，可以較好控制聚合物結晶的大小和晶體的緻密性，並用溶劑洗去未結晶或結晶度較小的聚合物，從而形成表面特性較好的第四結晶塊15。其中，第四結晶塊15的面積小於第三結晶塊14的面積，並且該第四結晶塊15位於第三結晶塊14的中心線上，以便於形成凸錐納米微結構。其中，可以通過控制聚合物的濃度來實現，第四預設濃度小於第三預設濃度，第四聚合物溶液中聚合物含量比第三聚合物溶液中的聚合物的含量少，因此，每一第三結晶塊14的面積大於每一第四結晶塊15的面積。

在該步驟S106中，將第五聚合物溶液均勻塗布在每一第四結晶塊15上後，控制第五聚合物溶液的溶劑的揮發的速率，使第五聚合物在第四結晶塊15表面開始結晶，其中可以通過控制第四結晶塊15附近的氣壓或者溫度來控制溶劑的揮發速度。通過控制溶劑揮發的速率以及結晶的溫度，可以較好控制聚合物結晶的大小和晶體的緻密性，並用溶劑洗去未結晶或結晶度較小的聚合物，從而形成表面特性較好的第五結晶塊16。其中，第五結晶塊16的面積小於第四結晶塊15的面積，並且該第五結晶塊16位於第四結晶塊15的中心線上，以便於形成凸錐納米微結構。其中，可以通過控制聚合物的濃度來實現，第五預設濃度小於第四預設濃度，第五聚合物溶液中聚合物含量比第四聚合物溶液中的聚合物的含量少，因此，每一第四結晶塊15的面積大於每一第五結晶塊16的面積。

在該步驟S107中，將第六聚合物溶液均勻塗布在每一第五結晶塊16上後，控制第六聚合物溶液的溶劑的揮發的速率，使第六聚合物在第五結晶塊16表面開始結晶，其中可以通過控制第五結晶塊16附近的氣壓或者溫度來控制溶劑的揮發速度。通過控制溶劑揮發的速率以及結晶的溫度，可以較好控制聚合物結晶的大小和晶體的緻密性，並用溶劑洗去未結晶或結晶度較小的聚合物，從而形成表面特性較好的第六結晶塊17。其中，第六結晶塊的面積小於第五結晶塊的面積，並且該第六結晶塊17位於第五結晶塊16的中心線上，以便於形成凸錐納米微結構。其中，可以通過控制聚合物的濃度來實現，第六預設濃度小於第五預設濃度，第六聚合物溶液中聚合物含量比第五聚合物溶液中的聚合物的含量少，因此，每一第五結晶塊16的面積大於每一第六結晶塊17的面積。

該第一聚合物、第二聚合物、第三聚合物、第四聚合物、第五聚合物以及第六聚合物的分子量較大，結構較為規整，有一定的結晶性能，分子鏈主鏈中有較為剛性的基團(如苯環、萘環、蒽環、五元雜環、六元雜環、稠環等結構等)，以保證聚合物分子在結晶後有較好的機械強度。例如，該該第一聚合物、第三聚合物以及第五聚合物為聚氟苯類材料，第二聚合物、第四聚合物以及第六聚合物為聚苯類材料。或者，該該第一聚合物、第三聚合物以及第五聚合物為聚氟萘材料，第二聚合物、第四聚合物以及第六聚合物為油溶性聚萘材料。或者，該該第一聚合物、第三聚合物以及第五聚合物為水溶性離子聚萘材料，第二聚合物、第四聚合物以及第六聚合物為油溶性聚萘酯類材料。

由於該第一預設濃度、第二預設濃度、第三預設濃度、第四預設濃度、第五預設濃度以及第六預設濃度依次降低，因此第一聚合物溶液、第二聚合物溶液、第三聚合物溶液、第四聚合物溶液、第五聚合物溶液以及第六聚合物溶液中的聚合物的含量依次降低，因此結晶形成的第一結晶塊12、第二結晶塊13、第三結晶塊14、第四結晶塊15、第五結晶塊16以及第六結晶塊17的面積依次減小，從而形成凸錐狀的納米微結構。

由上可知，本實施例通過至少三次結晶，並且每次採用的聚合物溶液的濃度依次降低，從而在基板上形成多個下大上小的凸錐狀的納米微結構，使得該基板具有抗反射的有益效果。

綜上所述，雖然本發明已以優選實施例揭露如上，但上述優選實施例並非用以限制本發明，本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與潤飾，因此本發明的保護範圍以權利要求界定的範圍為準。