微热压印制备三棱锥结构减反射薄膜

发布时间：2021-03-21 03:21

　　通过拉伸实验机的改装,采用平面对平面的微热压印方法,探究在聚氯乙烯（PVC）薄膜表面压印获得三棱锥阵列结构减反射薄膜的可行性,并利用正交实验研究了工艺参数（压印温度、保压时间和压印压力）对三棱锥结构的高度和锥体侧面之间的二面夹角的影响。结果表明,通过改装拉伸实验机进行微热压可以获得充形完整的微三棱锥阵列结构,且压印温度是影响三棱锥结构成形的主导因素;采用压印温度170℃、保压时间300 s、压印压力2 kN的工艺参数能够获得复刻精度完整的三棱锥光阵列结构,获得的减反射薄膜可以将光面晶硅表面加权平均反射率从21.47%降低至12.97%。 

【文章来源】：微纳电子技术. 2020,57(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

平面对平面热压印原理图

目前可实现多种金属材料的压印模具制备，包括镍、不锈钢和黄铜，其中镍材料更具有承受热压印过程中出现的反复高压和高温变化的能力[19]，故本实验选择镍材料的模具作为压印模具。首先，采用刨削的方法在铜表面加工出三棱锥结构阵列，黄铜原始模芯三棱锥阵列的设计尺寸为20 mm×20 mm，每个三棱锥结构的底边长为175μm、高度为70μm，两个相邻三棱锥之间的二面夹角为70°。然后，通过电铸工艺，将铜芯上的三棱锥微结构阵列反铸得到内凹的三棱锥阵列结构Ni模板，Ni模板的电铸是由浙江精华激光科技股份有限公司完成的。电铸后，获得带有内凹的三棱锥阵列结构，裁切成直径为40 mm的圆，完成压印工作模具的制备。图2为镍材料内凹的三棱锥模具在共聚焦显微镜下的成像。1.3 热压印实验装置

与单独将模具加热至聚合物材料θg以上传统的热压工艺相比，实验采用了同时加热模具和聚合物基材的方式，单个压印周期步骤分为3步。(1)加热保温。在两个压板之间组装好模具和PVC基底原材后将腔内环境加热至指定的压印温度并持续20 min，加热后，控制底部支撑板与环境室之间的温差在0.5℃之内。(2)压印过程。主要分为加压、保压和压力卸载3个过程，压印过程中压印温度和压印压力的变化关系如图4所示。加压阶段和卸载阶段的压力增加的变化率相同，即加压和卸载阶段的时间为20～30 s，保压时间为主要工艺参数之一。在完成保温阶段后，以100 N/s的速率加压，达到设定的压力值后，维持压力恒定保持一段时间后进行压力卸载，压力卸载速率同样为100 N/s。(3)冷却和脱模。在卸载阶段之后，立即将模具和PVC复制样品从腔室中取出，通过吹风机产生的气流进行散热冷却，直至PVC样品薄膜温度恢复至20℃左右时，手动将薄膜与镍模板分开，获得复刻具有三棱锥阵列结构的聚合物薄膜，完成一个压印周期。2 热压印实验

【参考文献】：
期刊论文
[1]复合陷光织构膜对光面晶体硅电池光电特性的影响[J]. 彭海烽,许志龙,洪永强,杨星,李煌.  微纳电子技术. 2020(01)
[2]微热压印过程中聚合物流动形貌的研究[J]. 贺永,傅建中,陈子辰.  光学精密工程. 2008(02)



本文编号：3092220