亚波长结构的减反射膜的制备方法技术

一种化工领域的亚波长结构的减反射膜的制备方法，包括如下步骤：步骤一，清洗硅片，烘干后冷却硅片至室温；步骤二，清洗多孔阳极氧化铝模板，在多孔阳极氧化铝模板上蒸镀脱模剂；步骤三，先慢速旋转硅片，使光刻胶均匀地在硅片表面铺开，然后高速下高速旋转硅片，甩掉多余的光刻胶，使得光刻胶减薄和均匀化；步骤四，将表面蒸镀了脱模剂的多孔阳极氧化铝模板与旋涂了均匀厚度光刻胶的硅片基底对准，然后将多孔阳极氧化铝模板压入光刻胶层中，采用紫外光光源对光刻胶进行曝光固化；步骤五，固化完毕后，剥离多孔阳极氧化铝模板，剥离后制成的光刻胶为减反射膜。本发明专利技术制得的减反射膜对宽波段的光线具有良好的减反射效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化工
的薄膜制备方法，具体涉及一种亚波长结构的 减反射膜的制备方法。技术背景减反射膜在光电探测器、太阳能电池、半导体激光器以及发光二极管(LED) 等光电器件上有着非常重要的意义和广泛的应用。光线照射到光电器件表面时， 如果对器件表面没有作任何抗反射处理，部分入射光会因为界面两侧材料在折射 系数上的差异发生菲涅尔反射而造成能量损失。例如，在未经抗反射处理的单晶 硅太阳能电池表面，因为反射而造成的能量损失达到30%以上；发光二极管中半 导体材料发出的光有相当部分在界面处被反射回半导体内部，而不是透过界面发 射到外界，在与界面垂直方向上，发光二极管的能量损失高达35%。由此可见， 光在界面的反射严重降低了光电器件的效率，所以对减反射薄膜的研究有着非常 重要的意义。通常的减反射薄膜是用淀积多层薄膜的方法制备的。但是这种结构有相当的 局限。首先，从制备工艺上来说，寻找和开发合适的镀层材料并不是一个简单的 过程。而且不同镀层材料之间具有不同的物理化学性质，这些性质的差异会直接 导致层间材料的黏附性差、热失配以及薄膜稳定性差等不良后果。其次，从性能 上来说，多层薄膜减反射结构只能对由薄膜本身性能决定的特定波长范围内的光 谱有减反射的作用。而且在有效作用的波谱范围内，减反射效果也非常不均匀。 在太阳能电池表面结构中，也有一些研究采用制备周期性大于入射光波长的规则 微结构来达到减反射的目的。这种"金字塔"或者"倒锥形"结构通过增加光在 表面的折射次数从而达到降低反射率的效果。但是，透过该结构的光线将出现波 前劣化的现象。为了弥补传统减反射膜的不足， 一种新的亚波长结构(SWS， SubWavelength Structured)薄膜被提出来以实现减发射的作用。目前，SWS减反射膜广泛应用于多种材料表面实现减反射的效果，如Si02、 PMMA、 IT0等等。其中硅表面上的纳米结构减反射膜由于和现有的硅加工工艺紧密结合，引起了人们特别的兴趣。 经对现有技术文献的发现，《Broadband antiref lection gratingsfabricated叩on silicon substrates》(《基于硅衬底的宽带隙抗反射光栅的制备》)"(Optics Letters, 1999， 24: 1422-1425.)中提出了采用电子束曝光与原子束刻蚀法制备SWS减反射膜，但该方法产出率低、成本高，不适合大规模生产的需要；经检索还发现，《Antireflective subwavelength structures oncrystalline Si fabricated using directly formed anodic porous aluminamasks》(《利用阳极氧化多孔铝模板在晶体硅上直接形成抗反射的亚波长结构》)(Applied Physics Letters, 2006:88， 201116.)中提出了一种旋涂法，成本高、耗时多，仍然不适合大规模生产需要；经检索还发现，《Fabricationof goldnanodot army using anodic porous alumina as an evaporation mask》(《利用阳极多孔氧化铝作蒸发模板制备金纳米点阵列》)(J邵anese Journal ofApplied Physics Part2， 1996， 35(1B)， 126-129.)提出了一种模板法，该方法中模板的不可重复使用会带来成本的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提出了一种亚波长结构的减反射 膜的制备方法，利用紫外纳米压印的方法将阳极氧化铝模板上的孔洞结构复制到 硅基底上的聚合物层中，在聚合层上得到的规则纳米级阵列结构对宽波段的光线 具有良好的减反射效果，本专利技术运用于光电器件表面以减少光的反射，可以极大 地提高光电器件的工作效率。本专利技术是通过如下技术方案实现的，包括如下步骤步骤一，清洗硅片，烘干后冷却硅片至室温；步骤二，清洗多孔阳极氧化铝模板，在多孔阳极氧化铝模板上蒸镀脱模剂； 步骤三，以400rpm-600rpm左右的速度下旋转硅片，使光刻胶均匀地在硅片表面铺开，然后以3000rpm-5000rpra左右的速度下高速旋转硅片，甩掉多余的光刻胶，使得光刻胶减薄和均匀化；步骤四，将表面蒸镀了脱模剂的多孔阳极氧化铝模板与旋涂了均匀厚度光刻 胶的硅片基底对准，然后将多孔阳极氧化铝模板以3000Pa-4000Pa的压强压入光 刻胶层中，采用紫外光光源对光刻胶进行曝光固化；步骤五，固化完毕后，在脱模剂的作用下，剥离多孔阳极氧化铝模板，剥离 后，在光刻胶的表面留下规则排列的纳米点阵列，此制成的光刻胶为减反射膜。所述在多孔阳极氧化铝模板上蒸镀脱模剂，是指将多孔阳极氧化铝模板在全 氟辛基-三氯硅烷的蒸汽气氛中蒸镀，然后在8(TC 12(TC条件下烘烤。所述的多孔阳极氧化铝模板，其孔径为100nm，较厚的模板可以保证模板本 身的强度。所述的多孔阳极氧化铝模板，在能够保证模板强度的前提下，选用双通的模板。所述的多孔阳极氧化铝模板，其模板孔洞越规则，复制出的纳米级结构阵列 越规则，其减反射效果会更好。所述的光刻胶，其粘度系数越小，即可得到深宽比更大的特征图形，其减反 射效果越好。所述光刻胶，其厚度由光刻胶本身的粘度系数和高速旋涂时的加速度决定。 所述采用紫外光光源对光刻胶进行曝光固化，其曝光时间由光刻胶的敏感性 决定。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果本专利技术能够在常温条件下进行，克服了热压印尺寸变形与耗时的缺点，并且拥有热纳米压印一样的高产出率和低成本的优势；同时本专利技术中多孔阳极氧化铝模板是非损坏性的，模板可以多次重复使用，进一步降低了成本，提高了效率， 并且拥有模板法一样的高深宽比优势。本专利技术所开发的亚波长结构减反射膜的制备方法在光电器件上将会有着广泛的应用。 附图说明图1为本专利技术实施例中多孔氧化铝模板的扫描电镜照片； 图中，图(a)为模板背面阻挡层，图(b)为模板正面孔洞结构。 图2为本专利技术实施例中所制备的减反射膜在不同角度时的扫描电镜照片； 图中，图(a)为减反射膜倾斜52°时的照片，(b)为减反射膜的正视图(X 80000)， (c)为减反射膜的正视图(X160000)。图3为本专利技术实施例中所制备的减反射膜的原子力显微镜照片； 图中，(a)正面视图，(b)三维视图。图4为本专利技术实施例中制备的减反射膜的表面反射率曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护 范围不限于下述的实施例。本实施例包括如下步骤步骤一，基底准备首先，超声波清洗硅片15分钟，将硅片在去离子水中清洗，然后在涂胶机上4000rpm的速度旋转，在旋转的同时，喷洒酒精并用洗耳 球吹洗，甩干后，将硅片放在热板上烘烤，12(rC条件下烘烤10分钟。然后冷却 硅片至室温。步骤二，多孔阳极氧化铝模板准备先清洗多孔阳极氧化铝模板将模板放 入盛有去离子水的烧杯中，超声波清洗10分钟，然后将模板放入丙酮溶液中清 洗，去除表面的有机污染；然后将模板放入去本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚波长结构的减反射膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：　步骤一，使用超声对硅片进行清洗，烘干，然后冷却硅片至室温；　步骤二，清洗多孔阳极氧化铝模板，在多孔阳极氧化铝模板上蒸镀脱模剂；　步骤三，以４００ｒｐｍ－６００ｒｐｍ左右的速度下旋转硅片，使光刻胶均匀地在硅片表面铺开，然后以３０００ｒｐｍ－５０００ｒｐｍ左右的速度下高速旋转硅片，甩掉多余的光刻胶，使得光刻胶减薄和均匀化；　步骤四，将表面蒸镀了脱模剂的多孔阳极氧化铝模板与旋涂了均匀厚度光刻胶的硅片基底对准，然后将多孔阳极氧化铝模板以３０００Ｐａ－４０００Ｐａ的压强压入光刻胶层中，采用紫外光光源对光刻胶进行曝光固化；　步骤五，固化完毕后，在脱模剂的作用下，剥离多孔阳极氧化铝模板，剥离后，在光刻胶的表面留下规则排列的纳米点阵列，此制成的光刻胶为减反射膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄其煜，任万春，杨旭一，苏林，陈姗姗，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]