一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法技术

本发明专利技术提供一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构；在所述衬底的上表面外延交替生长Al

【技术实现步骤摘要】
一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法
本专利技术涉及仿生微纳结构
，特别涉及一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法。
技术介绍
自然界生物体表经过了“适者生存”的自然选择和亿万年的进化，表现出了功能的多样性，形成了许多独特结构和优异特性。生物体所特有的功能很大程度上与其表面尤其是表面微观结构有着密切的关系。其中，Morpho蝴蝶翅膀闪耀着蓝色光芒的机理与鳞片分级多层微纳结构吸引了众多研究者，对其形态学信息的研究以及仿生制备也已经取得了很多成果。其颜色效应就是由蝴蝶鳞翅鳞片上特殊的准周期性分层微纳结构引起的，是一种典型的结构色现象。随着微型化趋势和微纳制造技术的发展，具有优异功能的仿生微纳结构日益受到重视，借鉴仿生结构而合理构建表面微观结构形态，其中，研究人员借鉴Morpho蝴蝶翅膀的微观结构，已开发了一些简单几何形状层次结构的制造工艺，取得了许多重要成果。然而，针对典型的复杂分层、非对称周期三维微纳结构(尺度变化从数十纳米到数百微米)，常规工艺很难制备出完整结构。目前仿生Morpho蝴蝶翅膀维纳结构的研究，有采用生物做模板再结合原子层沉积，接着煅烧复制出微纳结构，有采用聚焦离子束加工等等，设备昂贵、加工速度慢、效率低、成本太高。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的是提供一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，以解决现有仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备效率低的技术问题。本专利技术实施例提供一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构；在所述衬底的上表面外延交替生长AlXGa1-XAs薄层和GaAs薄层，以在所述衬底的上表面形成外延层；在所述外延层的上表面刻蚀出第二光栅结构，所述第二光栅结构的光栅周期为所述第一光栅结构的光栅周期的两倍，且所述第二光栅结构的刻蚀深度等于所述外延层的高度；对每一所述AlXGa1-XAs薄层进行氧化，以将所述AlXGa1-XAs薄层转化成为AL2O3薄层；对每一所述GaAs薄层进行选择性蚀除，得到所述仿生蝴蝶磷翅微纳结构。进一步地，在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构的步骤包括：在所述衬底上表面旋涂第一光刻胶；透过第一光刻掩膜板对所述第一光刻胶进行曝光、显影，以将所述第一光刻掩膜板上的第一光栅图形转移到所述第一光刻胶表面，得到第一光刻胶光栅图形；以所述第一光刻胶光栅图形为掩膜对所述衬底进行刻蚀，以将所述第一光刻胶光栅图形转移到所述衬底上表面；去除剩余未被显影掉的第一光刻胶，以在所述衬底的上表面得到所述第一光栅结构。进一步地，在所述外延层的上表面刻蚀出第二光栅结构的步骤包括：在所述外延层上表面旋涂第二光刻胶；透过第二光刻掩膜板对所述第二光刻胶进行曝光、显影，以将所述第二光刻掩膜板上的第二光栅图形转移到所述第二光刻胶表面，得到第二光刻胶光栅图形；以所述第二光刻胶光栅图形为掩膜对所述外延层进行刻蚀，以将所述第二光刻胶光栅图形转移到所述外延层上表面；去除剩余未被显影掉的第二光刻胶，以在所述外延层的上表面得到所述第二光栅结构。进一步地，所述第一光栅结构的光栅周期在200nm-10μm之间。进一步地，所述第一光栅结构的刻蚀深度在80nm-150nm之间。进一步地，所述外延层的最底层为所述GaAs薄层，最顶层为所述AlXGa1-XAs薄层。进一步地，所述AlXGa1-XAs薄层的层厚等于所述第一光栅结构的刻蚀深度。进一步地，对每一所述GaAs薄层进行选择性蚀除的步骤包括：采用侧向湿法腐蚀工艺对每一所述GaAs薄层进行选择性蚀除，蚀除时相邻两个AL2O3薄层之间至少存在部分GaAs薄层未蚀除，未蚀除部分用于连接所述相邻两个AL2O3薄层。进一步地，对所述GaAs薄层进行腐蚀的液体中包含50%柠檬酸和H2O2，其中，50%柠檬酸和H2O2的体积比为：50%柠檬酸：H2O2=2:1。进一步地，AlXGa1-XAs中的X值在0.8-1之间。本专利技术的有益效果：通过采用外延生长工艺，光刻工艺、刻蚀工艺、氧化工艺、选择性腐蚀工艺等相结合的半导体微加工工艺来制备仿蝴蝶翅膀鳞片的复杂分层、非对称周期三维微纳结构，可以大批量、大面积制备出仿生蝴蝶磷翅微纳结构，效率高成本低，促进仿生微纳结构的制备和应用。附图说明图1为本专利技术第一实施例中的仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法的流程图；图2为本专利技术第一实施例中的第一光栅结构的示意图；图3为本专利技术第一实施例中的外延层的示意图；图4为本专利技术第一实施例中的第二光栅结构的示意图；图5为本专利技术第一实施例中最终制备的仿生蝴蝶磷翅微纳结构的示意图；图6为本专利技术一实施例中的第一光栅结构的制备过程说明图；图7为本专利技术一实施例中的第二光栅结构的制备过程说明图。如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例一请参阅图1，所示为本专利技术第一实施例中的仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，包括步骤S01-步骤S06。步骤S01，提供一衬底。其中，所述衬底优选为GaAs衬底，其尺寸优先为2-6吋，例如为2吋、3吋、4吋或6吋，其次所述衬底优选为洁净的衬底，例如采用刚制备出的GaAs衬底，以保证后续仿生蝴蝶磷翅微纳结构的良率。步骤S02，在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构。在具体实施时，可以采用具有与第一光栅结构相对应的光栅图形的光刻掩膜板、并结合半导体光刻工艺在衬底的上表面进行刻蚀，以在衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构。其中，第一光栅结构具体为条形光栅结构。具体地，如图2所示，第一光栅结构包括依次交替布置的若干第一凸台1和若干第一凹槽2，相邻两个第一凸台1的间距为第一光栅结构的光栅周期Λ1，相邻两个第一凸台1之间的区域为第一光栅结构的一个光栅周期区域。其中，该第一凹槽2由在制备第一光栅结构时被刻蚀掉的部分所形成，即被刻蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n提供一衬底；/n在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构；/n在所述衬底的上表面外延交替生长Al

【技术特征摘要】
1.一种仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构；
在所述衬底的上表面外延交替生长AlXGa1-XAs薄层和GaAs薄层，以在所述衬底的上表面形成外延层；
在所述外延层的上表面刻蚀出第二光栅结构，所述第二光栅结构的光栅周期为所述第一光栅结构的光栅周期的两倍，且所述第二光栅结构的刻蚀深度等于所述外延层的高度；
对每一所述AlXGa1-XAs薄层进行氧化，以将所述AlXGa1-XAs薄层转化成为AL2O3薄层；
对每一所述GaAs薄层进行选择性蚀除，得到所述仿生蝴蝶磷翅微纳结构。


2.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，其特征在于，在所述衬底的上表面刻蚀出第一光栅结构的步骤包括：
在所述衬底上表面旋涂第一光刻胶；
透过第一光刻掩膜板对所述第一光刻胶进行曝光、显影，以将所述第一光刻掩膜板上的第一光栅图形转移到所述第一光刻胶表面，得到第一光刻胶光栅图形；
以所述第一光刻胶光栅图形为掩膜对所述衬底进行刻蚀，以将所述第一光刻胶光栅图形转移到所述衬底上表面；
去除剩余未被显影掉的第一光刻胶，以在所述衬底的上表面得到所述第一光栅结构。


3.根据权利要求1所述的仿生蝴蝶磷翅微纳结构的制备方法，其特征在于，在所述外延层的上表面刻蚀出第二光栅结构的步骤包括：
在所述外延层上表面旋涂第二光刻胶；
透过第二光刻掩膜板对所述第二光刻胶进行曝光、显影，以将所述第二光刻掩膜板上的第二光栅图形转移到所述第二光刻胶表面，得到第二光刻胶光栅图形；
以所述第二光刻胶光栅图形为掩膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：高阳，李春勇，舒凯，仇伯仓，柯毛龙，徐化勇，冯欧，
申请(专利权)人：江西铭德半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36