一种亚波长抗反射结构的制作方法，该制作方法利用化学氧化还原反应制备的金属层在快速退火时金属层会发生自凝聚现象，然后金属层形成纳米结构的金属粒子；再利用金属粒子作为干法刻蚀的掩模进行干法刻蚀，最后形成亚波长的抗反射结构。本发明专利技术的制作方法，可以制作高效的亚波长抗反射纳米结构；具有广角宽谱的抗反射效果；采用湿法制作金属掩模降低了生产设备成本，同时工艺方法成本低廉，制作简单，并可实现大面积的制作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到一种制作亚波长抗反射结构的方法，特别是一种利用化学氧化还原反应制备的纳米金属粒子作为掩模来制作低反射率的亚波长抗反射结构的方法，涉及微纳光学领域。
技术介绍
由于不同材料折射率之间的差异，导致入射光波在材料界面上发生反射。这将影响光学系统的性能，特别对高品质光显示、太阳能电池、电荷耦合器件等，必须尽量在广角宽光谱范围内减少表面反射。通常的抗反射结构是蒸镀单层氟化镁介质，但其透过光谱宽度和角度范围受到限制。设计蒸镀多层光学膜，虽能改善系统性能，但其对镀膜工艺要求高，成品率低，且不同材料的热膨胀系数、湿度系数及弹性模量不同，都会导致光学膜抗反性能下降。由于亚波长纳米抗反结构具有宽波段和宽角度的优点，因而能够极大地提高光学器件抗反身寸性倉泛。例如《A wide-angleantireflection surface for the visible spectrum》(nanotechnology, 20, 2009)在可见波段，同时入射角在0 °到40 °之间，抗反射结构的反身寸率达至丨J 0. 45% ;〈〈Broadband and omnidirectional antireflection employingdisordered GaNnanopiliars》(Optics Express, 16 (12)，8784, 2008)报道的在 GaN 基底表面制作亚波长结构，极大地提高了 LED外量子效率。抗反射结构在平板显示，太阳能电池，光电耦合器件及发光二极管(LED)等光电器件中均有广泛应用。目前在制作亚波长抗反射纳米结构方法上，主要有图形制作的光刻工艺、自组装技术，以及转移图形的刻蚀工艺。而制作纳米结构的光刻工艺如电子束光刻等，制作成本高，工艺周期长，制作面积有限，对于实现规模化等有一定困难；自组装技术虽然方法简单，但是目前只是在实验研究阶段，还有许多技术问题需要解决。在《Fabrication of Sinano-pillar array through Ninano-dot mask using inductively coupled plasma))(Thin Solid Films, 475 (2005) ,41 - 44) ((Plasma-etching fabrication and propertiesof black silicon by usingsputtered silver nanoparticles as micromasks)) (thinsolid films，2012)中提到了利用金属粒子作为干法刻蚀的掩模制作抗反射结构。但是这些方法都是用热蒸发，电子束蒸发或磁控溅射等镀金属的方法制作金属膜，这些设备制法成本太高，对于大规模的推广具有一定的限制。为此寻找一种制作成本低廉，工艺简单，并可大面积制作的工艺方法成为目前研究重点和热点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对上述现有技术不足，提出一种具有制作简单，成本低廉，可大面积制作的亚波长抗反射结构的工艺方法。根据本专利技术的目的提出的一种亚波长抗反射结构的制作方法，包括步骤a)利用化学氧化还原反应沉积金属层的方法，在单面抛光的基片上沉积一层金属层；b)将沉积有金属层的基片进行快速退火处理，经过退火处理的金属层形成纳米金属粒子，该纳米金属粒子在所述基片表面呈随机分布，且纳米金属粒子之间的间隔处于亚波长范围；c)以所述纳米金属粒子为掩模，对所述基片进行干法刻蚀，将将纳米金属粒子的分布图形转移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亚波长光栅结构；d)清洗掉纳米金属粒子并将基片清洗干净之后，获得所述亚波长抗反射结构。优选的，所述化学氧化还原沉积金属层的方法为银镜反应，该银镜反应包括步骤以硝酸银氢氧化钠冰=1:0. 5:1000的质量比制备第一溶液；对上述第一溶液滴上适量氢氧化氨溶剂，直至该第一溶液变清晰透明为止，形成第二溶液；以葡萄糖冰=1:1000的质量比制备第三溶液；将所述第二溶液和第三溶液按1:1比例混合进行反应，形成金属银沉积。优选的，所述基片可以是硅片、石英片或者氮化镓片中的一种，当该基片为硅片时，还可以为P型或η型掺杂的硅片。优选的，所述快速退火处理是在惰性气体环境快速高温加热到金属层的退火点温度，加热时间为广2分钟。优选的，所述纳米 金属粒子的直径在3(T300nm范围随机分布。优选的，所述的干法刻蚀工艺为RIE或者ICP刻蚀工艺的其中一种，刻蚀深度在30(T500nm 之间。优选的，在所述步骤d)之后，还包括对所述亚波长抗反射结构进行优化处理，所述优化处理为利用各项异性刻蚀方法对所述基片上的非周期亚波长光栅结构进行刻蚀，使该非周期亚波长光栅结构的脊部呈现锥状。同时，本专利技术也提出了一种亚波长抗反射结构压模的制备方法，包括a)利用化学氧化还原反应沉积金属层的方法，在单面抛光的基片上沉积一层金属层；b)将沉积有金属层的基片进行快速退火处理，经过退火处理的金属层形成纳米金属粒子，该纳米金属粒子在所述基片表面呈随机分布，且纳米金属粒子之间的间隔处于亚波长范围；c)以所述纳米金属粒子为掩模，对所述基片进行干法刻蚀，将将纳米金属粒子的分布图形转移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亚波长光栅结构；d)清洗掉纳米金属粒子并将基片清洗干净；e)对所述基片上的非周期性亚波长光栅结构进行烷化处理，形成所述亚波长抗反射结构压模。优选的，所述基片为硅片，所述烷化处理为用1H，1H，2H，2H_全氟癸基三氯硅烷溶剂蒸发在基片具有非周期性亚波长光栅结构的表面上，然后将基片在热板上烘烤，使非周期性亚波长光栅结构的表面形成烷化层。优选的，在所述步骤d)之后，还包括对所述亚波长抗反射结构进行优化处理，所述优化处理为利用各项异性刻蚀方法对所述基片上的非周期亚波长光栅结构进行刻蚀，使该非周期亚波长光栅结构的脊部呈现锥状。同时，本专利技术还提出了一种纳米压印法制备亚波长抗反射结构的方法，包括利用如上所述的方法制备压模；以上述压模置入平压紫外纳米压印设备的压头上，对一待压产品进行压印，使压模上的形状转移到该待压产品上，在该待压产品上形成亚波长抗反射结构。在另一种实施方式中，本专利技术提出的一种亚波长抗反射结构压模的制备方法，包括a)利用化学氧化还原反应沉积金属层的方法，在单面抛光的基片上沉积一层金属层；b)将沉积有金属层的基片进行快速退火处理，经过退火处理的金属层形成纳米金属粒子，该纳米金属粒子在所述基片表面呈随机分布，且纳米金属粒子之间的间隔处于亚波长范围；c)以所述纳米金属粒子为掩模，对所述基片进行干法刻蚀，将将纳米金属粒子的分布图形转移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亚波长光栅结构；d)清洗掉纳米金属粒子并将基片清洗干净；e)对所述基片上的非周期性亚波长光栅结构进行烷化处理；f)在所述亚波长抗反射结构上涂布聚二甲基硅氧烷溶液，使该聚二甲基硅氧烷溶液渗入所述亚波长抗反射结构中，并对该聚二甲基硅氧烷软膜进行加热固化的操作，形成聚二甲基硅氧烷软膜；g)将所述固化之后的聚二甲基硅氧烷软膜剥离，形成该亚波长抗反射结构的压模。优选的，所述对聚二甲基硅氧烷软膜进行加热固化的操作的加热温度为900C -100°C，固化时间为I小时至2小时。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种亚波长抗反射结构的制作方法，其特征在于：包括步骤a）利用化学氧化还原反应沉积金属层的方法，在单面抛光的基片上沉积一层金属层；b）将沉积有金属层的基片进行快速退火处理，经过退火处理的金属层形成纳米金属粒子，该纳米金属粒子在所述基片表面呈随机分布，且纳米金属粒子之间的间隔处于亚波长范围；c）以所述纳米金属粒子为掩模，对所述基片进行干法刻蚀，将将纳米金属粒子的分布图形转移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亚波长光栅结构；d）清洗掉纳米金属粒子并将基片清洗干净之后，获得所述亚波长抗反射结构。
【技术特征摘要】
1.一种亚波长抗反射结构的制作方法，其特征在于包括步骤a)利用化学氧化还原反应沉积金属层的方法，在单面抛光的基片上沉积一层金属层；b)将沉积有金属层的基片进行快速退火处理，经过退火处理的金属层形成纳米金属粒子，该纳米金属粒子在所述基片表面呈随机分布，且纳米金属粒子之间的间隔处于亚波长范围；c)以所述纳米金属粒子为掩模，对所述基片进行干法刻蚀，将将纳米金属粒子的分布图形转移到基片上，在基片上形成具有非周期性的亚波长光栅结构；d)清洗掉纳米金属粒子并将基片清洗干净之后，获得所述亚波长抗反射结构。2.如权利要求1所述的亚波长抗反射结构的制作方法，其特征在于所述化学氧化还原沉积金属层的方法为银镜反应，该银镜反应包括步骤以硝酸银氢氧化钠水=1:0. 5:1000的质量比制备第一溶液；对上述第一溶液滴上适量氢氧化氨溶剂，直至该第一溶液变清晰透明为止，形成第二溶液；以葡萄糖水=1 1000的质量比制备第三溶液；将所述第二溶液和第三溶液按1:1比例混合进行反应，形成金属银沉积。3.如权利要求1所述的亚波长抗反射结构的制作方法，其特征在于所述基片可以是硅片、石英片或者氮化镓片中的一种，当该基片为硅片时，还可以为P型或η型掺杂的硅片。4.如权利要求1所述的亚波长抗反射结构的制作方法，其特征在于所述快速退火处理是在惰性气体环境快速高温加热到金属层的退火点温度，加热时间为f 2分钟。5.如权利要求1所述的亚波长抗反射结构的制作方法，其特征在于所述纳米金属粒子的直径在3(T300nm范围随机分布。6.如权利要求1所述的亚波长抗反射结构的制作方法，其特征在于所述的干法刻蚀工艺为反应离子刻蚀或者反应耦合等离子体刻蚀刻蚀工艺的其中一种，刻蚀深度在 30(T500nm 之间。7.如权利要求1所述的亚波长抗反射结构的制作方法，其特征在于在所述步骤d)之后，还包括对所述亚波长抗反射结构进行优化处理，所述优化处理为利用各项异性刻蚀方法对所述基片上的非周期亚波长光栅结构进行刻蚀，使该非周期亚波长光栅结构的脊部呈现锥状。8.—种亚波长抗反射结构压模的制备方法，其特征在于a)利用化学氧化还原反应沉积金属层的方法，在单面抛光的基片上沉积一层金属层；b)将沉积有金属层的基片进行快速退火处理，经过退火处理的金属层形成纳米金属粒子，该纳米金属粒子在所述基片表面呈随机分布，...
【专利技术属性】
技术研发人员：董晓轩，申溯，陈林森，
申请(专利权)人：苏州大学，苏州苏大维格光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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