一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法技术

本发明专利技术涉及微透镜制造技术，具体是一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法。本发明专利技术解决了现有微透镜制造方法无法制造出全表面增透的微透镜的问题。一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法，该方法是采用如下步骤实现的：S1：选取热氧化高掺杂硅晶圆；S2：形成第一单层纳米粒子薄膜；S3：施加聚合物液滴；S4：聚合物液滴变形成为液态透镜；S5：将电极从液态透镜中抽出；S6：液态透镜固化成为固态透镜；S7：将纳米粒子悬浮液中的纳米粒子捕捞至固态透镜的曲面；S8：形成第二单层纳米粒子薄膜；S9：在固态透镜的曲面形成纳米锥阵列结构；S10：去除第二单层纳米粒子薄膜；S11：将固态透镜剥离下来。本发明专利技术适用于微透镜的制造。

An electric wetting control forming method for fully permeable embedded nano composite lens

The invention relates to the microlens manufacturing technology, in particular an electric wetting control forming method for the fully permeable embedded nano composite lens. The invention solves the problem that the existing microlens manufacturing method can not produce a microlens with full surface penetration. A method of forming the electrowetting regulation antireflection embedded nano composite lens, the method adopts the following steps: S1: selection of thermal oxidation of highly doped silicon wafer; forming the first monolayer film: S2 nanoparticles; S3: Applied Polymer droplet; S4: polymer droplets into liquid lens; S5 extraction the electrode from the liquid lens; S6: liquid solidified into the solid lens lens; S7: surface nanoparticles suspensions of nanoparticles to solid fishing lens; S8: S9 nanoparticles to form a second monolayer film; forming nano cone array structure on the surface of solid lens; S10: the removal of second single particle film; S11: the solid lens stripped down. The invention is suitable for the manufacture of microlenses.

【技术实现步骤摘要】
一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法
本专利技术涉及微透镜制造技术，具体是一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法。
技术介绍
微透镜是一种常用的微光学元件，其广泛应用于光通信、集成成像、太阳能电池、发光二极管显示等领域。在现有技术条件下，微透镜制造方法主要包括机械精铣加工法、光刻热回流法、湿法腐蚀法、激光刻蚀法和双光子干涉曝光法等。然而实践表明，现有微透镜制造方法由于自身原理所限，无法制造出全表面增透的微透镜，由此导致微透镜的透光率低，从而导致光能损失。基于此，有必要专利技术一种全新的微透镜制造方法，以解决现有微透镜制造方法无法制造出全表面增透的微透镜的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有微透镜制造方法无法制造出全表面增透的微透镜的问题，提供了一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法，该方法是采用如下步骤实现的：S1：选取热氧化高掺杂硅晶圆，并对热氧化高掺杂硅晶圆进行预处理；然后，采用步进提拉法将纳米粒子悬浮液中的纳米粒子捕捞至热氧化高掺杂硅晶圆的表面；S2：在热氧化高掺杂硅晶圆的表面形成第一单层纳米粒子薄膜，并对第一单层纳米粒子薄膜进行低表面能处理；S3：采用数字微量注射器在第一单层纳米粒子薄膜的表面施加聚合物液滴；S4：选取交流电源和电极，并将交流电源的两端分别与电极和热氧化高掺杂硅晶圆的导电面连接；然后，将电极插入聚合物液滴中，并接通交流电源，由此使得聚合物液滴在电场作用下变形成为液态透镜，同时使得液态透镜对第一单层纳米粒子薄膜的表面实现微观浸润，进而使得第一单层纳米粒子薄膜嵌入液态透镜的平面；S5：断开交流电源，并将电极从液态透镜中抽出；S6：采用紫外灯箱对液态透镜进行辐照，由此使得液态透镜固化成为固态透镜；S7：采用自组装方法将纳米粒子悬浮液中的纳米粒子捕捞至固态透镜的曲面；S8：在固态透镜的曲面形成第二单层纳米粒子薄膜；S9：以第二单层纳米粒子薄膜为掩蔽层，采用反应离子刻蚀方法对固态透镜的曲面进行亚微米刻蚀加工，由此在固态透镜的曲面形成纳米锥阵列结构；S10：去除第二单层纳米粒子薄膜；S11：采用真空吸附法将固态透镜剥离下来，由此得到全增透嵌入式纳米复合透镜。与现有微透镜制造方法相比，本专利技术所述的一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法基于全新的原理和工艺，一方面在微透镜的曲面引入了纳米锥阵列结构，并通过纳米锥阵列结构显著提高了微透镜曲面的透光率，另一方面在微透镜的平面可控地嵌入了纳米粒子薄膜，并通过纳米粒子薄膜显著提高了微透镜平面的透光率，由此实现了微透镜的全表面增透，从而显著提高了微透镜的透光率，进而有效避免了光能损失。本专利技术有效解决了现有微透镜制造方法无法制造出全表面增透的微透镜的问题，适用于微透镜的制造。附图说明图1是本专利技术中步骤S1的示意图。图2是本专利技术中步骤S2的示意图。图3是本专利技术中步骤S3的示意图。图4是本专利技术中步骤S4的示意图。图5是本专利技术中步骤S5的示意图。图6是本专利技术中步骤S6的示意图。图7是本专利技术中步骤S7的示意图。图8是本专利技术中步骤S8的示意图。图9是本专利技术中步骤S9的示意图。图10是本专利技术中步骤S10的示意图。图11是本专利技术中步骤S11的示意图。图中：1-热氧化高掺杂硅晶圆，2-纳米粒子悬浮液，3-第一单层纳米粒子薄膜，4-数字微量注射器，5-聚合物液滴，6-交流电源，7-电极，8-液态透镜，9-固态透镜，10-第二单层纳米粒子薄膜，11-纳米锥阵列结构。具体实施方式一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法，该方法是采用如下步骤实现的：S1：选取热氧化高掺杂硅晶圆1，并对热氧化高掺杂硅晶圆1进行预处理；然后，采用步进提拉法将纳米粒子悬浮液2中的纳米粒子捕捞至热氧化高掺杂硅晶圆1的表面；S2：在热氧化高掺杂硅晶圆1的表面形成第一单层纳米粒子薄膜3，并对第一单层纳米粒子薄膜3进行低表面能处理；S3：采用数字微量注射器4在第一单层纳米粒子薄膜3的表面施加聚合物液滴5；S4：选取交流电源6和电极7，并将交流电源6的两端分别与电极7和热氧化高掺杂硅晶圆1的导电面连接；然后，将电极7插入聚合物液滴5中，并接通交流电源6，由此使得聚合物液滴5在电场作用下变形成为液态透镜8，同时使得液态透镜8对第一单层纳米粒子薄膜3的表面实现微观浸润，进而使得第一单层纳米粒子薄膜3嵌入液态透镜8的平面；S5：断开交流电源6，并将电极7从液态透镜8中抽出；S6：采用紫外灯箱对液态透镜8进行辐照，由此使得液态透镜8固化成为固态透镜9；S7：采用自组装方法将纳米粒子悬浮液2中的纳米粒子捕捞至固态透镜9的曲面；S8：在固态透镜9的曲面形成第二单层纳米粒子薄膜10；S9：以第二单层纳米粒子薄膜10为掩蔽层，采用反应离子刻蚀方法对固态透镜9的曲面进行亚微米刻蚀加工，由此在固态透镜9的曲面形成纳米锥阵列结构11；S10：去除第二单层纳米粒子薄膜10；S11：采用真空吸附法将固态透镜9剥离下来，由此得到全增透嵌入式纳米复合透镜。所述步骤S1中，预处理的步骤如下：首先，采用piranha溶液对热氧化高掺杂硅晶圆1进行水浴加热1h；然后，采用去离子水对热氧化高掺杂硅晶圆1进行冲洗；然后，采用氮气将热氧化高掺杂硅晶圆1吹干后在150℃下烘烤1h。所述步骤S2中，低表面能处理的步骤如下：首先，将第一单层纳米粒子薄膜3置于氟硅烷溶液中浸泡12h；然后，将第一单层纳米粒子薄膜3在200℃下烘烤3~5h，由此使得第一单层纳米粒子薄膜3表面含有氟碳基团。所述步骤S6中，辐照时间为3~5min。所述热氧化高掺杂硅晶圆1的厚度为500μm。所述聚合物液滴5为NOA聚合物液滴，其体积为10pL~10μL。所述电极7为铜丝电极或铂丝电极，其直径为30~100μm。所述纳米粒子为二氧化硅纳米粒子或聚苯乙烯纳米球，其直径为100~600nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：S1：选取热氧化高掺杂硅晶圆（1），并对热氧化高掺杂硅晶圆（1）进行预处理；然后，采用步进提拉法将纳米粒子悬浮液（2）中的纳米粒子捕捞至热氧化高掺杂硅晶圆（1）的表面；S2：在热氧化高掺杂硅晶圆（1）的表面形成第一单层纳米粒子薄膜（3），并对第一单层纳米粒子薄膜（3）进行低表面能处理；S3：采用数字微量注射器（4）在第一单层纳米粒子薄膜（3）的表面施加聚合物液滴（5）；S4：选取交流电源（6）和电极（7），并将交流电源（6）的两端分别与电极（7）和热氧化高掺杂硅晶圆（1）的导电面连接；然后，将电极（7）插入聚合物液滴（5）中，并接通交流电源（6），由此使得聚合物液滴（5）在电场作用下变形成为液态透镜（8），同时使得液态透镜（8）对第一单层纳米粒子薄膜（3）的表面实现微观浸润，进而使得第一单层纳米粒子薄膜（3）嵌入液态透镜（8）的平面；S5：断开交流电源（6），并将电极（7）从液态透镜（8）中抽出；S6：采用紫外灯箱对液态透镜（8）进行辐照，由此使得液态透镜（8）固化成为固态透镜（9）；S7：采用自组装方法将纳米粒子悬浮液（2）中的纳米粒子捕捞至固态透镜（9）的曲面；S8：在固态透镜（9）的曲面形成第二单层纳米粒子薄膜（10）；S9：以第二单层纳米粒子薄膜（10）为掩蔽层，采用反应离子刻蚀方法对固态透镜（9）的曲面进行亚微米刻蚀加工，由此在固态透镜（9）的曲面形成纳米锥阵列结构（11）；S10：去除第二单层纳米粒子薄膜（10）；S11：采用真空吸附法将固态透镜（9）剥离下来，由此得到全增透嵌入式纳米复合透镜。...

【技术特征摘要】
1.一种全增透嵌入式纳米复合透镜的电润湿调控成形方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：S1：选取热氧化高掺杂硅晶圆（1），并对热氧化高掺杂硅晶圆（1）进行预处理；然后，采用步进提拉法将纳米粒子悬浮液（2）中的纳米粒子捕捞至热氧化高掺杂硅晶圆（1）的表面；S2：在热氧化高掺杂硅晶圆（1）的表面形成第一单层纳米粒子薄膜（3），并对第一单层纳米粒子薄膜（3）进行低表面能处理；S3：采用数字微量注射器（4）在第一单层纳米粒子薄膜（3）的表面施加聚合物液滴（5）；S4：选取交流电源（6）和电极（7），并将交流电源（6）的两端分别与电极（7）和热氧化高掺杂硅晶圆（1）的导电面连接；然后，将电极（7）插入聚合物液滴（5）中，并接通交流电源（6），由此使得聚合物液滴（5）在电场作用下变形成为液态透镜（8），同时使得液态透镜（8）对第一单层纳米粒子薄膜（3）的表面实现微观浸润，进而使得第一单层纳米粒子薄膜（3）嵌入液态透镜（8）的平面；S5：断开交流电源（6），并将电极（7）从液态透镜（8）中抽出；S6：采用紫外灯箱对液态透镜（8）进行辐照，由此使得液态透镜（8）固化成为固态透镜（9）；S7：采用自组装方法将纳米粒子悬浮液（2）中的纳米粒子捕捞至固态透镜（9）的曲面；S8：在固态透镜（9）的曲面形成第二单层纳米粒子薄膜（10）；S9：以第二单层纳米粒子薄膜（10）为掩蔽层，采用反应离子刻蚀方法对固态透镜（9）的曲面进行亚微米刻蚀加工，由此在固态透镜（9）的曲面形成纳米锥阵列结构（11）；S10：去除第二单层纳米粒子薄膜（10）；S11：采用真空吸附法将固态透镜（9）剥...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎相孟，崔学良，祝锡晶，王建青，赵韡，于瑞恩，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14