一种反射型图像器件的制备及应用方法技术

本发明专利技术公开了一种反射型图像器件的制备及应用方法，本发明专利技术反射型图像器件的是由金属颗粒半连续膜、多孔氧化铝膜以及金属高反层结构组成，该结构具有制备简单、成本低、制备环境友好、样品面积大等优势，能够在下一代的成像器件的开发制备中发挥重要应用；所得成像最小像元能够得到微米量级，远小于目前大多自发光屏幕的最小像元；图像还具有可变色性，能够用于信息加密和商标装饰等功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像器件
，更具体地说是一种反射型图像器件的制备及应用方法。
技术介绍
反射型图像器件被认为是下一代成像元器件，目前主流的反射型图像器件起源于2012年，新加坡的JoelK.W.Yang等人利用不同形状的金属纳米盘等离激元共振对于不同波长光的散射能力不同，制备了分辨率达到衍射极限的反射型图像器件。该反射型图像器件得到的反射型图像具备超小像元、超高的图像耐久度以及超大的信息容量，得到人们广泛的关注，大大推动了反射型图像器件的制造工艺发展以及应用领域延伸。然而，该方法的器件制备多依赖于电子束曝光这一大型复杂的物理设备，因此存在制备成本高、操作工序流程复杂、以及成像面积小的问题，严重制约了反射型图像器件的推广应用。
技术实现思路
为了克服以上现有技术的不足，本专利技术提供一种反射型图像器件的制备及应用方法，通过该制备方法能够简便、低成本、高效率并且可以大面积制备具有高密度及高图像耐久度特性的反射型图像器件。为解决现有技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种反射型图像器件的制备方法，包括以下步骤：（1）铝片清洗：采用丙酮将厚度大于1mm的铝片浸泡5-15min，然后用浓度为0.5-1.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡铝片5-15min，最后用酒精浸泡铝片5-15min；（2）铝片抛光：将酒精浸泡之后的铝片放入高氯酸和酒精体积比为15-35%的溶液，利用10-30V的电压进行电化学抛光2-6min，抛光温度为0-4℃；（3）铝片第一次氧化：将抛光后的铝片放入电解液为0.1-0.3mol/L草酸溶液的电解池，铝片做阳极，铂片做阴极，生长电压为30-50V，氧化时间为2-8小时，氧化温度为4-8℃；（4）铝片刻蚀：将第一次氧化之后的铝片放入铬酸、磷酸和蒸馏水的混合溶液，混合溶液的温度为45-75℃温度，保持60-90min；（5）铝片第二次氧化：将刻蚀之后铝片放入电解液为0.1-0.3mol/L草酸溶液的电解池，铝片做阳极，铂片做阴极，生长电压为30-50V，氧化时间为80-600s，氧化温度为4-8℃；（6）光刻曝光图案：铝片经过第二次氧化之后形成多孔氧化铝模板，预先用光刻胶均匀甩胶到氧化铝模板表面，然后通过光刻机曝光出所需图案；（7）多孔氧化铝模板孔洞占空比调节：将光刻曝光后的多孔氧化铝模板放入0.1-0.3mol/L草酸溶液，保持温度40-60℃，浸泡0-360min，去除光刻胶并改变多孔氧化铝模板的孔洞占空比；（8）溅射薄膜：利用溅射仪并选用金属靶材在多孔氧化铝模板表面溅射薄膜从而得到反射型图像器件，溅射电流为3-100mA，溅射时间为50-300s。进一步的，步骤（4）中混合溶液的铬酸质量分数为1-3%，磷酸质量分数为4-8%。进一步的，步骤（6）中多孔氧化铝模板厚度为200-1000nm。进一步的，步骤（8）中溅射仪采用的靶材为金、银或铝靶。进一步的，步骤（8）中溅射的薄膜由金属颗粒半连续膜、多孔氧化铝膜及金属高反层组成，同时由于反射型图像器件有、无光刻胶覆盖区域颜色差异，从而形成图案输出。一种反射型图像器件的应用方法，采用所述反射型图像器件的制备方法得到的反射型图像器件，并在反射型图像器件的多孔氧化铝模板中添加介质材料PMMA或PDMS。在这里，添加PMMA或PDMS等透明的介质材料能够使得反射型图像器件的图案信息隐形，从而达到信息加密的用途。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和有益效果如下：1.本专利技术反射型图像器件的金属颗粒半连续膜、多孔氧化铝膜以及金属高反层结构具有制备简单、成本低、制备环境友好、样品面积大等优势，能够在下一代的成像器件的开发制备中发挥重要应用；2.本专利技术反射型图像器件所得成像最小像元能够得到微米量级，远小于目前大多自发光屏幕的最小像元；3.本专利技术反射型图像器件的图像还具有可变色性，能够用于信息加密和商标装饰等功能。附图说明附图1为本专利技术制备方法的流程图。附图2为本专利技术实施例一反射型图像器件薄膜的结构图。附图3为本专利技术实施例一反射型图像器件的表面形貌图。附图4为本专利技术实施例三反射型图像器件图案显示图。附图5为附图4的局部放大图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步的解释说明。附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例1如图1所示，一种反射型图像器件的制备方法，包括以下步骤：（1）铝片清洗：采用丙酮将厚度大于1mm的铝片浸泡5-15min，然后用浓度为0.5-1.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡铝片5-15min，最后用酒精浸泡铝片5-15min；（2）铝片抛光：将酒精浸泡之后的铝片放入高氯酸和酒精体积比为15-35%的溶液，利用10-30V的电压进行电化学抛光2-6min，抛光温度为0-4℃；（3）铝片第一次氧化：将抛光后的铝片放入电解液为0.1-0.3mol/L草酸溶液的电解池，铝片做阳极，铂片做阴极，生长电压为30-50V，氧化时间为2-8小时，氧化温度为4-8℃；（4）铝片刻蚀：将第一次氧化之后的铝片放入铬酸、磷酸和蒸馏水的混合溶液，混合溶液的温度为45-75℃温度，保持60-90min；（5）铝片第二次氧化：将刻蚀之后铝片放入电解液为0.1-0.3mol/L草酸溶液的电解池，铝片做阳极，铂片做阴极，生长电压为30-50V，氧化时间为80-600s，氧化温度为4-8℃；（6）光刻曝光图案：铝片经过第二次氧化之后形成多孔氧化铝模板，预先用光刻胶均匀甩胶到氧化铝模板表面，然后通过光刻机曝光出所需图案；（7）多孔氧化铝模板孔洞占空比调节：将光刻曝光后的多孔氧化铝模板放入0.1-0.3mol/L草酸溶液，保持温度40-60℃，浸泡0-360min，去除光刻胶并改变多孔氧化铝模板的孔洞占空比；（8）溅射薄膜：利用溅射仪并选用金属靶材在多孔氧化铝模板表面溅射薄膜从而得到反射型图像器件，溅射电流为3-100mA，溅射时间为50-300s。步骤（4）中混合溶液的铬酸质量分数为1-3%，磷酸质量分数为4-8%。步骤（6）中多孔氧化铝模板厚度为200-1000nm。步骤（8）中溅射仪采用的靶材为金、银或铝靶。步骤（8）中溅射的薄膜由金属颗粒半连续膜、多孔氧化铝膜及金属高反层组成，同时由于反射型图像器件有、无光刻胶覆盖区域颜色差异，从而形成图案输出。一种反射型图像器件的应用方法，采用所述反射型图像器件的制备方法得到的反射型图像器件，并在反射型图像器件的多孔氧化铝模板中添加介质材料PMMA或PDMS。在这里，添加PMMA或PDMS等介质材料能够使得反射型图像器件的图案信息隐形，从而达到信息加密的用途。本实施例中，将厚度为0.2cm的铝片先后放入丙酮、1.5mol/L的氢氧化钠溶液以及酒精溶液各浸泡清洗15min；将酒精浸泡之后的铝片放入高氯酸和酒精体积比为0.3溶液，利用20V的电压，电化学抛光6min，铝片接阳极，铂片做阴极，抛光温度为0℃。抛光之后的铝片进行第一次阳极氧化，电解液采用0.3mol/L的草酸溶液，生长电压为45V，铝片连接阳极，铂片做阴极，氧化时间4-8小时，反应温度为4℃。第一次氧化之后铝片放入铬酸、磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射型图像器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）铝片清洗：采用丙酮将厚度大于1mm的铝片浸泡 5‑15min，然后用浓度为0.5‑1.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡铝片5‑15min，最后用酒精浸泡铝片5‑15min；（2）铝片抛光：将酒精浸泡之后的铝片放入高氯酸和酒精体积比为15‑35%的溶液，利用10‑30V的电压进行电化学抛光2‑6min，抛光温度为0‑4℃；（3）铝片第一次氧化：将抛光后的铝片放入电解液为0.1‑0.3mol/L草酸溶液的电解池，铝片做阳极，铂片做阴极，生长电压为30‑50V，氧化时间为2‑8小时，氧化温度为4‑8℃；（4）铝片刻蚀：将第一次氧化之后的铝片放入铬酸、磷酸和蒸馏水的混合溶液，混合溶液的温度为45‑75℃温度，保持60‑90min；（5）铝片第二次氧化：将刻蚀之后铝片放入电解液为0.1‑0.3mol/L草酸溶液的电解池，铝片做阳极，铂片做阴极，生长电压为30‑50V，氧化时间为80‑600s，氧化温度为4‑8℃；（6）光刻曝光图案：铝片经过第二次氧化之后形成多孔氧化铝模板，预先用光刻胶均匀甩胶到氧化铝模板表面，然后通过光刻机曝光出所需图案；（7）多孔氧化铝模板孔洞占空比调节：将光刻曝光后的多孔氧化铝模板放入0.1‑0.3mol/L草酸溶液，保持温度40‑60℃，浸泡0‑360min，去除光刻胶并改变多孔氧化铝模板的孔洞占空比；（8）溅射薄膜：利用溅射仪并选用金属靶材在多孔氧化铝模板表面溅射薄膜从而得到反射型图像器件，溅射电流为3‑100mA，溅射时间为50‑300s。...

【技术特征摘要】
1.一种反射型图像器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）铝片清洗：采用丙酮将厚度大于1mm的铝片浸泡5-15min，然后用浓度为0.5-1.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡铝片5-15min，最后用酒精浸泡铝片5-15min；（2）铝片抛光：将酒精浸泡之后的铝片放入高氯酸和酒精体积比为15-35%的溶液，利用10-30V的电压进行电化学抛光2-6min，抛光温度为0-4℃；（3）铝片第一次氧化：将抛光后的铝片放入电解液为0.1-0.3mol/L草酸溶液的电解池，铝片做阳极，铂片做阴极，生长电压为30-50V，氧化时间为2-8小时，氧化温度为4-8℃；（4）铝片刻蚀：将第一次氧化之后的铝片放入铬酸、磷酸和蒸馏水的混合溶液，混合溶液的温度为45-75℃温度，保持60-90min；（5）铝片第二次氧化：将刻蚀之后铝片放入电解液为0.1-0.3mol/L草酸溶液的电解池，铝片做阳极，铂片做阴极，生长电压为30-50V，氧化时间为80-600s，氧化温度为4-8℃；（6）光刻曝光图案：铝片经过第二次氧化之后形成多孔氧化铝模板，预先用光刻胶均匀甩胶到氧化铝模板表面，然后通过光刻机曝光出所需图案；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：周张凯，薛建材，韦志强，王雪华，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44