基于半导体的超材料制备方法和基于半导体的超材料技术

本发明专利技术提供了一种基于半导体的超材料制备方法，该方法包括：在衬底上形成半导体层；根据预设电磁参数，在所述半导体层中掺入杂质；在所述半导体层上涂覆一层光刻胶；以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对所述光刻胶进行光刻；将光刻胶上光刻后形成的图形转移到所述半导体层上；去除涂覆在所述半导体层上的光刻胶，获得超材料。本发明专利技术实施例还提供了一种基于半导体的超材料。以得到微结构可控性能更高、也更符合设计要求的超材料。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种基于半导体的超材料制备方法和基于半导体的超材料。
技术介绍
随着雷达探测、卫星通讯、航空航天等高新技术的快速发展，以及抗电磁干扰、隐形技术、微波暗室等研究领域的兴起，微波吸收材料的研究越来越受到人们的重视。由于超材料能够出现非常奇妙的电磁效应，可用于吸波材料和隐形材料等领域，成为吸波材料领域研究的热点。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构，如何制备具有周期性排列的三维精细结构成为超材料制备技术的关键。CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物)工艺是当今半导体工艺中能实现可控的最小尺寸的工艺，现在32nm的工艺逐渐成熟,更小尺寸的工 艺正在开发。因此，有效的利用CMOS工艺中的尺寸控制手段，能够制造极小尺寸的微结构，利用不同性质的材料的特殊微结构便能制造出用于特殊性质的超材料。半导体是CMOS工艺中使用很广泛的一种材料，但是现有技术中还没有基于半导体的超材料制备技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于半导体的超材料制备方法和基于半导体的超材料，能够得到电磁参数可控性能更高、也更符合设计要求的超材料。为解决上述技术问题，本专利技术一实施例提供了一种基于半导体的超材料制备方法，该方法包括在衬底上形成半导体层；根据预设电磁参数，在所述半导体层中掺入杂质；在所述半导体层上涂覆一层光刻胶；以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对所述光刻胶进行光刻；将光刻胶上光刻后形成的图形转移到所述半导体层上；去除涂覆在所述半导体层上的光刻胶，获得超材料。本专利技术另一实施例还提供了一种采用上述技术方案制备的基于半导体的超材料。上述技术方案通过在衬底上形成半导体层，在半导体层中掺杂，以提高半导体的电导率，然后在掺杂后的半导体层上形成微结构阵列，获得所需的超材料，可控性高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图I是本专利技术实施例一提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图；图2是本专利技术实施例二提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图；图3是本专利技术实施例三提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图；图4是本专利技术实施例五提供的一种基于半导体的超材料结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一、 参见图I，是本专利技术实施一提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图，该制备方法包括如下步骤Sll :在衬底上形成半导体层。具体的，在衬底上蒸镀一层半导体；或者，在衬底上用粘合剂压合一层半导体。其中，衬底为绝缘材料，可以由陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得；半导体层可以为硅(Si)层、锗(ge)层、或者砷化镓(gaas)层等。S12 :根据预设的电磁参数，在半导体层中掺入杂质。具体的，以具有微结构的光刻胶作为掩膜，采用CMOS扩散工艺在半导体中掺入P型或者N型杂质。S13 :在半导体层上涂覆一层光刻胶。其中，在半导体层上涂覆的光刻胶可以为正性光刻胶或者负性光刻胶。S14 以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对光刻胶进行光刻。例如，以具有“工”字型阵列的模版作为掩膜板，对光刻胶进行光刻，最终在光刻胶上形成“工”字型阵列的图形。S15 :将光刻胶上光刻后形成的图形转移到半导体层上。具体的，采用湿法蚀刻的方法，在半导体层上蚀刻出光刻胶上光刻后形成的图形；或者，采用干法刻蚀的方法，在半导体层上刻蚀出光刻胶上光刻后形成的图形。S16 :去除涂覆在半导体层上的光刻胶，获得超材料。在具体的实施过程中，正性光刻胶可采用丙酮清洗，负性光刻胶用相应的清洗液清洗。本实施例中，通过在衬底上形成半导体层，在半导体层中掺杂，改变半导体的电导率；然后在掺杂后的半导体层上形成微结构，获得所需的超材料，可控性高。实施例二、参见图2，是本专利技术实施二提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图，该制备方法包括如下步骤S21 :在衬底上形成半导体层。具体的，在衬底上蒸镀一层半导体；或者，在衬底上用粘合剂压合一层半导体。其中，衬底为绝缘材料，可以由陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得；半导体层可以为硅(Si)层、锗(ge)层、或者砷化镓(gaas)层等。S22 :根据预设的电磁参数，采用热扩散技术在半导体层中掺入杂质。具体的，I)对于施主或者受主杂质原子由于施主或者受主杂质原子的半径一般都比较大，这些杂质原子要直接进入半导体晶格的间隙中去是很困难的 ，只有当半导体晶体中出现有晶格空位后，杂质原子才有可能进去占据这些空位，从而扩散到晶体中。为了让晶体中产生出大量的晶格空位，就必须对晶体加热，让晶体原子的热运动加剧，以使得某些原子获得足够高的能量而离开晶格位置，留下空位。2)对于重金属杂质原子重金属杂质的原子半径很小，即使在较低温度下也能够很容易地通过晶格间隙而扩散到半导体中去，所以扩散的温度一般较低。掺入杂质后，会改变半导体的电磁参数，在本专利技术实施例中，掺入杂质的浓度根据所需电磁参数进行设置。S23 :在半导体层上涂覆一层光刻胶。其中，在半导体层上涂覆的光刻胶可以为正性光刻胶或者负性光刻胶。S24 以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对光刻胶进行光刻。例如，以具有“工”字型阵列的模版作为掩膜板，对光刻胶进行光刻，最终在光刻胶上形成“工”字型阵列的图形。S25:采用湿法蚀刻的方法，在半导体层上蚀刻出光刻胶上光刻后形成的图形。S26 :去除涂覆在半导体层上的光刻胶，获得超材料。在具体的实施过程中，正性光刻胶可采用丙酮清洗，负性光刻胶用相应的清洗液清洗。本实施例相对于实施例七，采用热扩散技术在半导体层中掺入杂质，可获得所需的超材料，可控性高。实施例三、参见图2，是本专利技术实施三提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图，该制备方法包括如下步骤S31 :在衬底上形成半导体层。具体的，在衬底上蒸镀一层半导体；或者，在衬底上用粘合剂压合一层半导体。其中，衬底为绝缘材料，可以由陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得；半导体层可以为硅(Si)层、锗(ge)层、或者砷化镓(gaas)层等。S32 :根据预设的电磁参数，采用离子注入技术在半导体层中掺入杂质。具体的，为了使施主或受主杂质原子能够进入到半导体晶体中去，需要将杂质原子电离成离子，并用强电场加速、让这些离子获得很高的动能，然后再直接轰击半导体晶体，从而注入到半导体晶体中。掺入杂质后，会改变半导体的电磁参数，在本专利技术实施例中，掺入杂质的浓度根据所需电磁参数进行设置。掺入杂质后，会改变半导体的电磁参数，在本专利技术实施例中，掺入杂质的浓度根据所需电磁参数进行设置。S33 :在半导体层上涂覆一层光刻胶。其中，在半导体层上涂覆的光刻胶可以为正性光刻胶或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于半导体的超材料制备方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底上形成半导体层；根据预设电磁参数，在所述半导体层中掺入杂质；在所述半导体层上涂覆一层光刻胶；以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对所述光刻胶进行光刻；将光刻胶上光刻后形成的图形转移到所述半导体层上；去除涂覆在所述半导体层上的光刻胶，获得超材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于半导体的超材料制备方法，其特征在于，所述方法包括 在衬底上形成半导体层； 根据预设电磁参数，在所述半导体层中掺入杂质； 在所述半导体层上涂覆一层光刻胶； 以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对所述光刻胶进行光刻； 将光刻胶上光刻后形成的图形转移到所述半导体层上； 去除涂覆在所述半导体层上的光刻胶，获得超材料。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在衬底上形成半导体层，具体包括 在衬底上蒸镀一层半导体。3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在衬底上形成半导体层，具体包括 在衬底上用粘合剂压合一层半导体。4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据预设电磁参数，在具有微结构的半导体层中掺入杂质，具体包括 根据预设电磁参数，采用热扩散技术在所述半导体层中掺入杂质。5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，根据预设电磁参数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，赵治亚，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：