用于仿生自清洁微结构的干涉光刻技术研究

发布时间：2017-10-25 16:10

  本文关键词：用于仿生自清洁微结构的干涉光刻技术研究

  更多相关文章： 激光干涉光刻 周期微结构 自清洁 表观接触角

【摘要】：目前国内外在自清洁表面的人工制备方法上取得很大进展,有些技术已有商业化的应用。但是现有技术的一大共同点,是不能按照使用需求灵活调整工艺过程,从而得到所需要的表面润湿特性。因此,开发一种结构特征可控、方便有效、经济实用的方法是很有必要的。本论文首先在研究国内外自清洁微结构制备方法的基础上,分析了现行主流方法的局限性,结合自清洁结构的特点和干涉光刻图形的特征,利用干涉光刻技术新方法来制备自清洁表面微结构；分析了自清洁表面微结构特征尺寸的需求；并对激光干涉光刻基本原理及实现方法进行研究；利用MATLAB软件对多光束激光干涉光刻图形进行了仿真模拟；对影响光刻结果的一些因素进行了分析；在理论研究基础上,设计并搭建了用于自清洁微结构制备的干涉光刻曝光系统,并开展了光刻实验。理论研究结果表明,多光束干涉形成的周期结构,与自然界中天然的自清洁结构有相似之处,通过改变干涉光束的入射角、曝光量,及显影时间,可以形成不同周期、形貌的微结构,以满足不同自清洁性能对结构特征尺寸的不同需求,实现人工自清洁结构制作的可控性。利用搭建的多光束干涉光刻系统在光刻胶表面制作了周期为1-100μm不等的微结构。对这些微结构表面的自清洁性能进行测量,并与光滑光刻胶表面自清洁性能比较,微结构表面的接触角会增大或者减小,接触角减小使得表面更亲水,减小范围介于14%-32%,接触角增大的结果实现了表面亲水向疏水的转变,增大范围介于23%-68%。说明利用干涉光刻制备表面微结构能够实现对表面自清洁性能进行调控的目的。本论文工作将激光干涉光刻技术应用于仿生自清洁结构的制作,提供了一种改变材料表面润湿特性的可控方法。该研究能够对利用激光干涉光刻技术来构造和制作自清洁表面提供一定的理论和实验依据。
【关键词】：激光干涉光刻 周期微结构 自清洁 表观接触角
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.7
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 自然界中的特殊润湿现象9-11
• 1.3 自清洁表面制备方法11-13
• 1.3.1 刻蚀法11-12
• 1.3.2 模板法12
• 1.3.3 分子自组装法12
• 1.3.4 溶胶凝胶法12
• 1.3.5 相分离法12-13
• 1.4 本论文研究的目的和意义13
• 1.5 本论文主要研究内容13-14
• 1.6 本章小结14-15
• 2 自清洁微结构15-26
• 2.1 自清洁原理15-16
• 2.1.1 Wenzel模型15-16
• 2.1.2 Cassie模型16
• 2.2 自清洁功能表而结构特征分析16-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 激光干涉光刻技木26-33
• 3.1 激光干涉光刻基本原理26-28
• 3.2 多光束干涉光刻的分类28-30
• 3.2.1 双光束干涉光刻28
• 3.2.2 三光束干涉光刻28-29
• 3.2.3 四光束干涉光刻29-30
• 3.3 多光束干涉光刻图形仿真计算30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 制作表面自清洁结构的多光束干涉光刻系统设计33-42
• 4.1 系统总体结构33
• 4.2 系统关键部分分析与讨论33-38
• 4.2.1 光源的选择33-34
• 4.2.2 滤波及扩束准直部分34-35
• 4.2.3 分光系统35-36
• 4.2.4 样品工件台36-37
• 4.2.5 系统光路结构37-38
• 4.3 系统关键组件位置的确定38-41
• 4.4 本章小结41-42
• 5 多光束干涉光刻结果的影响因素分析42-49
• 5.1 入射光强不同对干涉结果的影响42-43
• 5.2 入射角度对于涉结果的影响43-46
• 5.2.1 入射角影响43-44
• 5.2.2 方位角影响44-46
• 5.3 基片方位对干涉结果的影响46
• 5.4 光刻工艺对干涉结果的影响46-48
• 5.5 本章小结48-49
• 6 光刻实验及结果分析49-61
• 6.1 实验准备49-51
• 6.1.1 实验光路搭建49-50
• 6.1.2 样品基片准备50-51
• 6.2 光刻实验结果51-55
• 6.3 实验样品的接触角测量及自清洁性能分析55-60
• 6.4 本章小结60-61
• 7 结论61-63
• 7.1 全文总结61-62
• 7.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66
• 攻读硕士学位期间申请的专利66-67
• 致谢67-69

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本文编号：1094478