一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法技术

本申请提供了一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法，具体包括：准备固体基片和液体样品；在固体基片的表面滴加液体样品的液滴形成液池；在图形发生器上创建图案，根据所创建的图案设置图案的几何参数以及离子束的参数；利用离子束对所述液池进行辐照，基于离子束与液池中的液体分子的相互作用和离子束与固体基片之间的相互作用，离子束驱动液池中的液体流动，以在固体基片上印刷出所创建的图案。本申请所提供的离子束诱导的液膜图案化印刷方法不需要微通道，灵活性强，装置简单，不需要在固体基底上附加复杂的电极和电路，不需要在固体基片的表面做任何的预先处理，可以达到纳米级的精度，所形成的液膜的宽度可以达到200纳米左右，厚度可以达到20纳米左右。

【技术实现步骤摘要】
一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法
本申请涉及纳米图案印刷
，特别是涉及一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法。
技术介绍
在微纳米尺度驱动液体流动并形成图案化形状这项技术在很多生产生活领域都有非常重要的应用，例如：打印和油墨印刷、微流控系统、芯片上实验室装置，这项技术使得化学反应和生物分析可以在纳米尺度进行。已经有一些技术方案用于驱动和图案化液体，例如传统的油墨印刷，印刷电路，微通道流动，电动流动、电渗流动、电润湿，热毛细驱动等。但是，现有技术中存在一下四方面的问题：(1)灵活度小。例如，基于微通道传输液体的方式，通道形状固定，只能流动形成之前设计的微通道的路径，不能临时更改路径，不能形成新的轨迹，灵活度太小。(2)装置复杂。例如，基于电驱动的液体流动方式，需要在固体基底上附加复杂的电极和电路，还需要几千伏特的高压电源来驱动流体，装置复杂。(3)需要在固体表面预先进行表面结构或者表面化学性质的处理。现有技术中，需要对固体表面预先进行润湿性选择性修饰的步骤，或是化学处理，或是表面微结构处理，工艺繁琐，灵活性差。(4)精度低。现有技术中，例如喷墨打印、油墨印刷、以及基于热毛细驱动液体流动这些方式的精度，液膜的宽度在几十微米以上，厚度在1微米及以上，精度低，无法实现纳米尺度液膜的图案化。无法在微米尺度及以下铺成复杂的图案。因此，亟需开发一种简易的、灵活性强的、精度高的驱动液体流动和图案化的印刷方法。
技术实现思路
本申请提供一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法，以解决现有技术中微纳米尺度驱动液体流动并形成图案化形状灵活度小、装置复杂、需要对固体基片预先进行处理、精度低的问题。一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法，包括：准备固体基片和液体样品；在固体基片的表面滴加液体样品的液滴形成液池；在图形发生器上创建图案，根据所创建的图案设置图案的几何参数以及离子束的参数；利用离子束对所述液池进行辐照，基于离子束与液池中的液体分子的相互作用和离子与固体基片之间的相互作用，离子束驱动液池中的液体流动，以在固体基片上印刷出所创建的图案。进一步地，所述离子束为氦离子束、镓离子束或者电子束中的一种。进一步地，当所述离子束为氦离子束时，所述离子束的注入剂量在0.3pC/μm2以上。进一步地，所述液体样品为：1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐或者1-乙基-3甲基咪唑四氟硼酸盐。进一步地，所述固体基片为：二氧化硅固体基片、铜片或者金片中的一种。进一步地，当所述固体基片为二氧化硅固体基片时，所述准备固体基片包括：准备一个二氧化硅固体基片；在超声清洗机中先后用丙酮、酒精、去离子水依次清洗所述二氧化硅固体基片10分钟；用氮气吹去所述二氧化硅固体基片表面的水分。进一步地，所述在固体基片的表面滴加液体样品的液滴形成液池，包括：用微量进样器在固体基片的表面滴一滴液体样品的液滴，所述液滴即为液池；或者，在固体基片的表面设置容器，将液体样品滴加到所述容器中形成液池。进一步地，所述离子束的参数包括：离子束的加速电压、离子束的束流、离子束注入持续时间、离子束的束斑数量、离子束束斑间距。进一步地，根据所创建的图案设置图案的几何参数以及离子束的参数，包括：根据所创建的图案设置图案的几何参数，包括长、宽、高、半径中的一种或多种；设置离子束的加速电压、离子束的束流；根据所创建的图案的形状设置离子束的注入持续时间、离子束的束斑阵列和离子束的束斑间距。进一步地，所述离子束对所述液池进行辐照包括：离子束垂直于液池的边缘进行辐照。与现有技术相比，本申请包括以下优点：(1)本申请实施例提供的离子束诱导的液膜图案化印刷方法，不需要微通道，灵活性强，可以根据实际需要任意设置需要的图案进行印刷；(2)本申请实施例提供的离子束诱导的液膜图案化印刷方法，装置简单，不需要在固体基底上附加复杂的电极和电路，不需要利用高压电压进行液体驱动；(3)本申请实施例提供的离子束诱导的液膜图案化印刷方法，不需要在固体基片的表面做任何的预先处理，只需要固体基片具有干净、裸露的表面即可完成图案印刷。(4)本申请实施例提供的离子束诱导的液膜图案化印刷方法，可以达到纳米级的精度，所形成的液膜的宽度可以达到200纳米左右，厚度可以达到20纳米左右，并且可以通过对离子束相关参数的控制使得液体在离子束的驱动下很容易的铺展成复杂的形状。附图说明图1是本申请实施例所提供的一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法的流程图；图2是本申请实施例所采用的氦离子显微镜下的视野区域示意图；图3是本申请实施例提供的一种离子束驱动液体流动的过程示意图；图4是本申请实施例提供的一种离子束驱动液体流动的图案形成过程示意图；图5是本申请实施例提供的另一种离子束驱动液体流动的图案形成过程示意图；图6是本申请实施例提供的另一种离子束驱动液体流动的图案形成过程示意图；图7是本申请实施例提供的另一种离子束驱动液体流动的图案形成过程示意图。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。聚焦离子束(FocusedIonBeam，FIB)是将一束离子聚焦并对样品表面进行扫描。离子束对表面的轰击会将表面原子溅射出来。让离子束按指定的图形扫描就可刻出所需的图案。如果同时注入化学气体，就可做局部的化学沉积(CVD)而得到所需的沉积图案。近20年以来，聚焦离子束越来越多地应用于材料科学、生物、半导体集成电路、数据储存磁盘等领域。它对材料科学和生物领域的科学研究，对集成电路和磁盘的研发及生产工艺的改进起着不可替代的作用。在现有技术中，聚焦离子束的功能主要有：成像、切割/刻蚀、沉积/增强刻蚀。离子束的切割功能是通过离子束与表面原子之间的碰撞将样品表面原子溅射出来实现的，因为Ga离子可以通过透镜系统和光阑将离子束直径控制到纳米尺度，所以可以通过图形发生器来控制离子束的扫描轨迹来对样品进行精细的微纳加工。现有技术中，有研究者利用聚焦离子束的切割/刻蚀功能进行印刷电路板加工，所采用的技术构思为：在固体基片的表面覆盖一层干膜，然后利用离子束对干膜进行刻蚀，得到刻蚀后的固体基片，最后利用印刷系统在刻蚀后基片的预设电路图形上沉积宽域能金属离子，形成金属薄膜基体。最后剥离干膜，得到印刷电路板。但是其局限于离子束的刻蚀功能。可见，在该技术构思中，所利用的仍然是离子束的切割/刻蚀功能。本申请实施例所提供的离子束诱导的液膜图案化印刷方法，不再局限于聚焦离子束(FIB)的常见功能，转而利用离子束与液体分子的相互作用和离子与固体基片之间的相互作用，从而采用离子束驱动液体流动形成液膜完成图案印刷。下面通结合图1对本专利技术所述方法的实现流程进行详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法，其特征在于，所述方法包括：/n准备固体基片和液体样品；/n在固体基片的表面滴加液体样品的液滴形成液池；/n在图形发生器上创建图案，根据所创建的图案设置图案的几何参数以及离子束的参数；/n利用离子束对所述液池进行辐照，基于离子束与液池中的液体分子的相互作用和离子束与固体基片之间的相互作用，离子束驱动液池中的液体流动，以在固体基片上印刷出所创建的图案。/n

【技术特征摘要】
1.一种离子束诱导的液膜图案化印刷方法，其特征在于，所述方法包括：
准备固体基片和液体样品；
在固体基片的表面滴加液体样品的液滴形成液池；
在图形发生器上创建图案，根据所创建的图案设置图案的几何参数以及离子束的参数；
利用离子束对所述液池进行辐照，基于离子束与液池中的液体分子的相互作用和离子束与固体基片之间的相互作用，离子束驱动液池中的液体流动，以在固体基片上印刷出所创建的图案。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子束为氦离子束、镓离子束或者电子束中的一种。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述离子束为氦离子束时，所述离子束的注入剂量在0.3pC/μm2以上。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体样品为：1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐或者1-乙基-3甲基咪唑四氟硼酸盐。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体基片为：二氧化硅固体基片、铜片或者金片中的一种。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述固体基片为二氧化硅固体基片时，所述准备固体基片包括：
准备一个二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，孟凯鑫，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11