具有荧光效应的碳纳米点光刻胶及其成像方法技术

本发明专利技术公开了具有荧光效应的碳纳米点光刻胶及其成像方法，所述感光树脂为含糖聚合物，利用其在一定电子束曝光剂量范围内的可控碳化及自交联作用，实现具有纳米尺度精确定位的碳纳米点制备，在特定波长光照下具有荧光特性，实现荧光显影及其他应用。水是本发明专利技术中唯一使用的溶剂，具有绿色环保的特点，同时可在任意指定位置形成具有任意纳米图案的荧光碳纳米点，一步解决荧光粒子制备与纳米尺度精确定位两个问题，在半导体制造以及生物领域具广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
具有荧光效应的碳纳米点光刻胶及其成像方法
本专利技术涉及光刻胶领域，具体涉及一种具有荧光效应的碳纳米点光刻胶及其成像方法。
技术介绍
随着光电技术的发展，器件尺寸逐步缩小，具有纳米尺寸的量子点在将来的数十年中可作为一种较好的基础材料。在这个领域中量子点的合成和定位一直是非常重要的问题，大多数情况下，这两个问题是被分别处理的。量子点的合成主要分为两种类型：“自上而下法”和“自下而上法”即大尺寸的材料研碎，或是以小分子为前驱体制得。然而，在科学研究和工业制造领域中，量子点的定位和铺设在功能实现方面具有更重要的作用。例如，量子计算机中三维量子点的构建，表面等离激元的精确分析和光子晶体的选频特性都有赖于量子点的精确定位和有序排列。纳米尺度下，在任意位置精确铺设单个或一系列量子点将是该领域一种革命性的突破。目前大量的研究都集中于如何精确铺设已经制备好的量子点上，但是对于量子点剂量和位置的精确控制仍面临较大的挑战。量子点的自组装是目前报道的主要定位方法。光镊和电渗微流控制是在微米粒子的精确定位方面也起到了很明显的作用。然而由于光学梯度会随着颗粒体积的变小而衰减，通过光镊精确定位尺寸较小的纳米粒子是比较困难的。同样由于纳米粒子的布朗运动明显，电渗微流控制技术在微米尺度的控制中更适合。那么我们提出一种完全不同的量子点制备和定位的方法，将传统分立的两个步骤糅合，即精确控制，原位生成量子点。与其相关的例子是在宽能隙带材料中引入点缺陷，从而实现金刚色心的发光，相关报道已经在金刚石和碳化硅材料中实现。而且随着激光直写技术的发展，空间分辨率可以超越光学衍射极限。然而，这种方法尚未应用到量子点的制备当中。
技术实现思路
本专利技术目的是提供具有荧光效应的碳纳米点光刻胶其及成像方法，采用一步法完成量子点的制备和铺设，打破量子点精确定位的瓶颈，解决量子点定位与构型的精确控制难以一步完成的问题。本专利技术的一种技术方案是：一种具有荧光效应的碳纳米点光刻胶，包括：a，用于电子束下自交联的含糖聚合物，其侧链具有糖环；b，溶剂：水。进一步的，所述含糖聚合物为葡萄糖均聚合物、甘露糖均聚合物、葡萄糖与甲基丙烯酸的共聚物、葡萄糖与对苯乙烯磺酸钠的共聚物中的任意一种。进一步的，所述含糖聚合物与水的质量比为1：10~1000000。进一步的，所述含糖聚合物的分子量为800-1000000。进一步的，所述含糖聚合物的结构如下：或其中，R1：H、─CH3；R2或者R3：H、─CH3，R4：糖环（葡萄糖环，半乳糖环，甘露糖环以及其他符合糖定义的多羟基化合物）；X：O、C、─CO─、─CO─N─、─Ph─O─、；R5：H、─CH3；R6或R7：H、─CH3，R8：─COOH、─Ph─SO3-Na+。本专利技术的另一种技术方案是：一种具有荧光效应的碳纳米点光刻胶的成像方法，其包括步骤：（1）将含糖聚合物溶于水，制得含糖聚合物光刻胶溶液；（2）将所述光刻胶溶液铺在待处理基板表面，做成电子束光刻胶薄膜；（3）进行电子束曝光，在电子束的作用下，曝光区域发生自交联，使得所述曝光区域的含糖聚合物发生交联而不溶于水；并且在电子束曝光的位置形成纳米级的碳点；（4）将其放到300-800nm波长范围的波长光源下，具有荧光效应。进一步的，步骤（1）中，所述含糖聚合物光刻胶溶液的浓度为0.1mg/L~100g/L。进一步的，步骤（2）中，将所述光刻胶溶液铺在待处理基板表面的方法为旋涂法或滴涂法中的任意一种，所述基板为硅片、ITO玻璃、表面具有金膜镀层的石英片、表面具有银膜镀层的SiO2片中的任意一种。进一步的，步骤（3）中，所述电子束曝光的条件为：电压为5kV~30kV、工作距离为5mm~20mm、光阑为5μm-30μm、曝光计量为1000~100000μC/cm2。进一步的，步骤（4）中，含糖聚合物薄膜在曝光点处形成碳纳米点，碳纳米点具有对应的量子荧光效应，在其对应波长紫外或可见光的激发下，产生荧光。本专利技术优点是：（1）将带有糖环侧链的水溶性聚合物溶于水，配成光刻胶溶液，并在待处理基板上形成光刻胶薄膜，免去了传统光刻胶溶液以氯苯或者乳酸乙酯作为溶剂所带来的刺激性和不稳定性；（2）后期仍以水作为显影液，代替了甲基异丁基甲酮或异丙醇，且无需定影，水洗以后即可以得到显影图像；（3）整个过程只涉及水溶性聚合物和水，绿色环保无污染；（4）可通过电子束精确定位光刻胶中碳纳米点的位置；（5）由电子束曝光将碳点组合成任意图案，在特定波长激发下，曝光区域具有蓝色荧光。（6）通过电子束辐照含糖聚合物光刻胶一步解决荧光粒子制备与纳米尺度精确定位两个问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，图1为本专利技术的具有荧光效应的碳纳米点光刻胶的成像方法的步骤示意图；图2为本专利技术的具有荧光效应的碳纳米点光刻胶图案的AFM表征图；图3为本专利技术的具有荧光效应的碳纳米点的精确定位图（SEM图和405nm激发下光学图）；图4为本专利技术的基于含糖聚合物碳点的方块阵列荧光共聚焦图、及其紫外吸收光谱图和荧光发射光谱图。具体实施方式本专利技术提供具有荧光效应的碳纳米点光刻胶，包括a，用于电子束下自交联的含糖聚合物，其侧链具有糖环；b，溶剂：水。其中，含糖聚合物为：葡萄糖均聚合物、甘露糖均聚合物、葡萄糖与甲基丙烯酸的共聚物、葡萄糖与对苯乙烯磺酸钠的共聚物中的任意一种。含糖聚合物与水的质量比为1：10~1000000，含糖聚合物的结构如下：或其中，R1：H、─CH3；R2或者R3：H、─CH3，R4：糖环（葡萄糖环，半乳糖环，甘露糖环以及其他符合糖定义的多羟基化合物）；X：O、C、─CO─、─CO─N─、─Ph─O─、；R5：H、─CH3；R6或R7：H、─CH3，R8：─COOH、─Ph─SO3-Na+。需说明的是：第一个结构式为含糖均聚物，第二个结构式是含糖共聚物，两个结构式中未标出的部分（两端）为链端基，所用聚合方法不同，端基可为RAFT链转移剂或ATRP引发剂等其它基团。m、n是聚合物的重复单元个数。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。请参阅图1，图1为本专利技术的具有荧光效应的碳纳米点光刻胶的成像方法的步骤示意图。如图1所示，所述具有荧光效应的碳纳米点光刻胶的成像方法，包括：步骤一：将含糖聚合物溶于水，制得含糖聚合物光刻胶溶液；在一个实施例中，该步骤可以具体如下执行：将含糖聚合物溶于水，制得浓度为0.1mg/L~100g/L的含糖聚合物光刻胶溶液。步骤二：将所述光刻胶溶液铺在待处理基板表面，做成电子束光刻胶薄膜；在一个实施例中，该步骤可以具体如下执行：将所述光刻胶溶液铺在待处理基板表面，做成电子束光刻胶薄膜，其中，将所述光刻胶溶液铺在待处理基板表面的方法为旋涂法或滴涂法中的任意一种，所述基板为硅片、ITO玻璃、表面具有金膜镀层的石英片、表面具有银膜镀层的SiO2片中的任意一种。步骤三：进行电子束曝光，在电子束的作用下，曝光区域发生自交联，使得所述曝光区域的含糖聚合物发本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有荧光效应的碳纳米点光刻胶，其特征在于，包括：a，用于电子束下自交联的含糖聚合物，其侧链具有糖环；b，溶剂：水。

【技术特征摘要】
1.具有荧光效应的碳纳米点光刻胶，其特征在于，包括：a，用于电子束下自交联的含糖聚合物，其侧链具有糖环；b，溶剂：水。2.根据权利要求1所述的具有荧光效应的碳纳米点光刻胶，其特征在于：所述含糖聚合物为葡萄糖均聚合物、甘露糖均聚合物、葡萄糖与甲基丙烯酸的共聚物、葡萄糖与对苯乙烯磺酸钠的共聚物中的任意一种。3.根据权利要求1所述的具有荧光效应的碳纳米点光刻胶，其特征在于：所述含糖聚合物与水的质量比为1：10~1000000。4.根据权利要求1所述的具有荧光效应的碳纳米点光刻胶，其特征在于：所述含糖聚合物的分子量为800-1000000。5.根据权利要求1所述的具有荧光效应的碳纳米点光刻胶，其特征在于：所述含糖聚合物的结构如下：或其中，R1：H、─CH3；R2或者R3：H、─CH3，R4：糖环；X：O、C、─CO─、─CO─N─、─Ph─O─、；R5：H、─CH3；R6或R7：H、─CH3，R8：─COOH、─Ph─SO3-Na+。6.根据权利要求1~5所述的具有荧光效应的碳纳米点光刻胶的成像方法，其特征在于，包括步骤：（1）将含糖聚合物溶于水，制得含糖聚合物光刻胶溶液；（2）将所述光刻胶溶液铺在待处理基板表面，做成电子束光刻胶薄膜；（3）进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈高健，翁雨燕，李志运，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32