一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法，包括以下步骤：1)在光滑的玻璃衬底上制备第一层有机薄膜；2)利用等离子体刻蚀连续刻蚀第一层有机薄膜；刻蚀发生在有机薄膜表面，产生的气态碎片将被真空泵抽走，有机薄膜厚度逐步减小，进而改变有机薄膜的镜面反射光谱；3)通过薄膜转移或真空蒸镀手段在刻蚀后的第一层有机薄膜上制备第二层有机薄膜，并继续利用等离子体刻蚀连续刻蚀第二层有机薄膜，重复步骤3)，形成多层有机薄膜，并将有机薄膜光谱颜色调控至设定的范围。本发明专利技术基于对未来市场印刷包装及色彩识别等行业需求的预判，在未来诸多与光谱颜色相关的领域中能够得到应用，如条码印刷、无人驾驶图像识别等。别等。别等。

【技术实现步骤摘要】
Model for Inkjet Printing System and Its Application(喷墨打印系统多光谱特征化正向模型的建立).Spectroscopy and Spectral Analysis(光谱学与光谱分析),2018,38,4,1213
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1218.

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法。
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案来实现的：
[0011]一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法，包括以下步骤：
[0012]1)在光滑的衬底上制备第一层有机薄膜；
[0013]2)利用等离子体刻蚀连续刻蚀第一层有机薄膜，等离子体放电功率范围20
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200瓦，等离子体气压为1
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30帕斯卡；刻蚀发生在有机薄膜表面，产生的气态碎片将被抽走，有机薄膜厚度逐步减小，进而改变有机薄膜的镜面反射光谱；
[0014]3)通过薄膜转移或真空蒸镀手段在刻蚀后的第一层有机薄膜上制备第二层有机薄膜，并继续利用等离子体刻蚀连续刻蚀第二层有机薄膜，重复步骤3)，形成多层有机薄膜，并将有机薄膜光谱颜色调控至设定的范围。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中，衬底为玻璃衬底。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中，第一层有机薄膜的厚度为20
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200纳米，表面粗糙度5nm以下。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，有机薄膜的镜面反射光谱采用紫外
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可见光谱仪测试得到，其中，测试模式为反射模式。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，利用等离子体刻蚀连续刻蚀单层有机薄膜时，根据有机薄膜上、下表面反射光的相干原理即增透、增反膜原理，随着有机薄膜厚度的变化，所得到的镜面反射光谱也将发生变化，即有机薄膜光谱颜色发生变化。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，有机薄膜采用的材料为在紫外
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可见光区具有强反射特征峰的材料，选择有机半导体材料。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，等离子体为氧、氩、氮或空气等离子体。
[0021]本专利技术进一步的改进在于，多层有机薄膜的粗糙度在5nm以下。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，多层有机薄膜的总厚度小于500nm。
[0023]相对于现有技术，本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0024]本专利技术的创新之处是，实现有机薄膜一定范围内的光谱色调控。
[0025]彩色印刷技术如今均采用三原色模型，这种印刷技术的缺陷在于只能实现色度值色彩再现，而非光谱色再现，所再现的色彩与实际色彩往往有一定的误差，从而有所失真。领域内对此问题早已深刻认识，但由于三原色模型已基本满足生产生活需求，以及其他种种因素，如光谱色识别、信息存储等其余技术的限制，光谱色彩色印刷技术迟迟没有现实的发展。随着时代更新，人们生产生活需求上升，光谱色识别、信息存储处理等技术也有了长足的发展，光谱色彩色印刷技术有了充足的技术支撑以及市场需要，其研究也应成为亟待解决的问题。
[0026]为了实现有机薄膜一定范围内的光谱色调控，本专利技术采用上下表面反射光相干原理，即类似于增透、增反膜的原理，通过等离子体刻蚀无损的减薄薄膜，能够做到在保证薄
膜表面依旧平整的同时减薄薄膜厚度，从而调控上下反射光相干程度，最终会在薄膜的镜面反射光谱中体现出来。值得说明的是，完成此镜面反射光谱测试时所用到Y型光纤为近年研发的新型光纤，能够做到入射光与反射光同轴双轨道传输，实现垂直入射的镜面反射光谱检测。
[0027]当采用双层薄膜进行光谱色调控时，由于上下两层薄膜其本征的反射信号不一，妥善选取两种材料将可以达到光谱上的互补，从而扩大光谱色调控范围以及精度，能够更好地实现有机薄膜的光谱颜色调控。
[0028]本专利技术就实现图像光谱色印刷技术提出一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法，基于薄膜上下表面反射光的相干行为，在无损调控薄膜厚度的同时，使两束反射光进行干涉相消或相长，从而达到调控薄膜总反射光的目的，使薄膜在一定范围内改变其反射光颜色。增加薄膜层数，如使用理想双层薄膜，可以达到扩大可调光谱范围极其精细程度。此方法相较于传统基于三原色的彩色印刷技术，具有光谱色成像、分辨率更高、反射率更高等优势，具有极高应用价值。
附图说明
[0029]图1为溶液旋涂法制备的PM6单层薄膜在不同刻蚀时间，即不同厚度时的镜面反射光谱。薄膜初始厚度约为200nm，刻蚀功率200瓦，气压20帕斯卡，刻蚀速率约为10nm/min。这里选取了3、6、8以及16分钟时薄膜的反射率曲线，这是因为这几个膜厚下反射率的差异尤为明显。
[0030]图2为通过薄膜转移法制备的PM6/Y6双层薄膜在不同刻蚀时间，即不同厚度时的镜面反射光谱。PM6层初始厚度约为100nm，Y6层初始厚度约为70nm，刻蚀功率300瓦，气压10帕斯卡，刻蚀速率约为15nm/min。这里选取了0、3、5以及9分钟时薄膜的反射率曲线，这是因为这几个膜厚下反射率的差异尤为明显。
[0031]图3为在SiO2/Si基底上以溶液旋涂法制备的聚苯乙烯(PS)单层薄膜在不同刻蚀时间，即不同厚度时的镜面反射光谱。PS层初始厚度约为70nm，刻蚀功率200瓦，气压20帕斯卡，刻蚀速率约为10nm/min。黑色线为薄膜初始状态的反射率曲线，黑色虚线为薄膜刻蚀完全的反射率曲线，灰色曲线为中间状态，箭头表示着曲线的变化趋势。PS在可见光区并无明显特性吸收及反射，但由于其存在能够使Si基底的反射光产生干涉，从而影响了Si基底的光谱颜色。
[0032]图4为PM6、Y6以及PS的分子式示意图。
具体实施方式
[0033]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0034]实施例1：
[0035]利用溶液旋涂的方法制备表面平整的均匀的PM6薄膜，其厚度约为200nm。将薄膜
置于等离子体下刻蚀，并原位检测表面镜面反射光谱(刻蚀条件：功率200瓦；气压20帕斯卡)。测试结果如图1所示。位于650nm附近的反射峰为PM6本征反射峰，而随着刻蚀减薄薄膜，我们会看到反射峰在左右移动并且信号强弱发生变化，这是由于空气/薄膜界面的反射光以及薄膜/玻璃界面的反射光发生干涉的缘故，在650nm附近产生了干涉相长或相消的效应，从而使薄膜的反射光发生了变化，宏观表现在薄膜的光谱颜色发生了变化。
[0036]实施例2：
[0037]利用溶液旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在光滑的衬底上制备第一层有机薄膜；2)利用等离子体刻蚀连续刻蚀第一层有机薄膜，等离子体放电功率范围20
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200瓦，等离子体气压为1
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30帕斯卡；刻蚀发生在有机薄膜表面，产生的气态碎片将被抽走，有机薄膜厚度逐步减小，进而改变有机薄膜的镜面反射光谱；3)通过薄膜转移或真空蒸镀手段在刻蚀后的第一层有机薄膜上制备第二层有机薄膜，并继续利用等离子体刻蚀连续刻蚀第二层有机薄膜，重复步骤3)，形成多层有机薄膜，并将有机薄膜光谱颜色调控至设定的范围。2.根据权利要求1所述的一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法，其特征在于，步骤1)中，衬底为玻璃衬底。3.根据权利要求1所述的一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法，其特征在于，步骤1)中，第一层有机薄膜的厚度为20
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200纳米，表面粗糙度5nm以下。4.根据权利要求1所述的一种利用等离子体刻蚀调控有机薄膜光谱颜色的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁广昊，沈子超，江以航，俞金德，朱远惟，卜腊菊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：