壓印法藍寶石納米圖形襯底的制備及評價.pdf

1、藍寶石由于其優(yōu)良的物理化學(xué)綜合性能,目前被廣泛用作LED襯底,同時也是光學(xué)探測窗口常用材料之一。藍寶石圖形襯底,是指在藍寶石表面制備出周期性亞微結(jié)構(gòu)圖案;其作為基于藍寶石襯底發(fā)展而來的新型襯底,有望解決常規(guī)未處理的藍寶石襯底應(yīng)用于LED領(lǐng)域時所出現(xiàn)的LED出光效率不高等問題;此外,可克服常規(guī)藍寶石光學(xué)窗口的寬波段透波率不佳等現(xiàn)象。然而,目前制備圖形化藍寶石襯底的方法,是對藍寶石直接進行濕法或干法刻蝕,存在效率低和成本高等問題。
　

2、　本文采用納米壓印法,介紹了藍寶石納米圖形襯底的一種制備新工藝,并對圖形襯底進行了評價。壓印法制備圖形襯底主要包括濺射鋁膜、PDMS軟印章的制備、旋涂光刻膠、紫外壓印、刻蝕與退火外延等步驟。本文采用一系列表征手段(XRD、SEM和AFM),研究了濺射鋁膜過程中工作氣壓、濺射功率、基片溫度對鋁膜形貌、沉積速度及結(jié)晶質(zhì)量的影響;研究了納米壓印中光刻膠旋涂速度、壓強、曝光強度的影響;研究了在藍寶石表面生成藍寶石外延薄膜的高溫退火工藝。在此基礎(chǔ)

3、上,結(jié)合數(shù)值計算,分別采用 Tracepro軟件和Filmstar軟件對藍寶石圖形襯底在LED出光率與光學(xué)窗口透光率方面的應(yīng)用進行了分析。實驗結(jié)果表明,通過控制濺射氣壓、功率、基片溫度(0.2Pa、60W、70℃)可得到高質(zhì)量鋁膜(Ra=1.346nm);以 AAO為模板采用旋涂法可制備PDMS軟印章;納米壓印中,光刻膠厚度、壓強、曝光強度具有重要影響,隨旋涂速度增大,膠層厚度先急劇下降后趨于平緩,通過控制旋涂速度、壓強、壓印時間、曝光

4、(3000rpm、300mbar、300s、45s)制備出膠層厚度210nm、圖形深度65nm、殘膠厚度30nm的納米圖形;利用離子束刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到鋁膜,通過控制氣體流量、離子束流、中和電流、氣壓、刻蝕角度(3sccm、60mA、75mA、1.6×10-2Pa、30°)等參數(shù)得到圖形化鋁膜;采用低溫450℃、高溫1000℃固相外延條件可得到(0006)半峰寬為0.0133°的高質(zhì)量藍寶石圖形襯底。對圖形化藍寶石襯底