專利名稱：具有納米微透鏡陣列的白光光子晶體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)晶體技術(shù)，更具體地，涉及一種具有納米微透鏡陣列的白光光子晶體及其制備方法。
背景技術(shù)：
光子晶體即光子禁帶材料，從材料結(jié)構(gòu)上看，光子晶體是在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)的人工設(shè)計(jì)和制造的晶體。光子晶體的結(jié)構(gòu)正如半導(dǎo)體材料在晶格結(jié)點(diǎn)周期性的出現(xiàn)離子一樣，光子晶體是在高折射率材料的某些位置周期性的出現(xiàn)低折射率(如人工造成的空氣空穴)的材料。高低折射率的材料交替排列形成周期性結(jié)構(gòu)，就可以產(chǎn)生光子晶體帶隙。而周期排列的低折射率位點(diǎn)的之間的距離大小相同，導(dǎo)致了一定距離大小的光子晶體只對(duì)一定頻率的光波產(chǎn)生能帶效應(yīng)。如果只在一個(gè)方向上存在周期性結(jié)構(gòu)，那么光子帶隙只能出現(xiàn)在這個(gè)方向。如果在三個(gè)方向上都存在周期結(jié)構(gòu)，那么可以出現(xiàn)全方位的光子帶隙，特定頻率的光進(jìn)入光子晶體后將在各個(gè)方向都禁止傳播。因?yàn)楣獗唤钩霈F(xiàn)在光子晶體帶隙中，所以可以預(yù)見到能夠自由控制光的行為。例如，如果考慮引入一種光輻射層，該層產(chǎn)生的光和光子晶體中的光子帶隙頻率相同，那么由于光的頻率和帶隙一致則禁止光出現(xiàn)在該帶隙中這個(gè)原則就可以避免光輻射的產(chǎn)生。這就使可以控制以前不可避免的自發(fā)輻射。而如果通過引入缺陷破壞光子晶體的周期結(jié)構(gòu)特性，那么在光子帶隙中將形成相應(yīng)的缺陷能級(jí)。將僅僅有特定頻率的光可在這個(gè)缺陷能級(jí)中出現(xiàn)，這就可以用來制造單模發(fā)光二極管和零域值激光發(fā)射器。而如果產(chǎn)生了缺陷條紋，即沿著一定的路線引入缺陷，那么就可以形成一條光的通路， 類似于電流在導(dǎo)線中傳播一樣，只有沿著"光子導(dǎo)線"(即缺陷條紋)傳播的光子得以順利傳播，其它任何試圖脫離導(dǎo)線的光子都將被完全禁止。光子晶體的制備通常包括自頂向下方法，例如常規(guī)半導(dǎo)體工藝中的光刻法和離子束刻蝕法，或者有規(guī)律地布置具有均勻尺寸的納米粒子的自底向上方法。常規(guī)半導(dǎo)體工藝中的光刻法和離子束刻蝕法雖然可以制備復(fù)雜規(guī)則結(jié)構(gòu)，但是具有非常高的制備費(fèi)用和需要很長(zhǎng)的制備周期；通過納米例子的自組裝制備光子晶體的方法雖然無需額外費(fèi)用和設(shè)備，但是不能在短時(shí)間內(nèi)制備大尺寸的光子晶體，而且良率較低。另外，通過重力的沉積法利用將長(zhǎng)時(shí)間分散高分子二氧化硅膠體的溶液靜置時(shí)粒子通過重力沉積到底部，然后自組裝。但是這種方法具有處理時(shí)間長(zhǎng)并且光子晶體缺陷率高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有缺陷，本發(fā)明提出一種具有納米微透鏡陣列的白光光子晶體及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種具有納米微透鏡數(shù)組的白光光子晶體，包括 具有圖樣的石英材料的光刻掩膜板，其上布置鉻金屬層；光刻掩膜板上涂布負(fù)型光刻膠，負(fù)型光刻膠上布置鎳鐵合金電鍍液，形成具有納米級(jí)微透鏡的金屬屏蔽層；金屬屏蔽層的圖樣中布置經(jīng)烘烤后形成紅、綠、藍(lán)三色納米微透鏡的紅綠藍(lán)三色透明熒光膠，紅綠藍(lán)三色透明熒光膠印刷至金屬屏蔽層的多重量子井上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種具有納米微透鏡數(shù)組的白光光子晶體的制備方法，包括步驟1，使用電子束直寫方式制作光刻掩膜板，光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠并置于深紫外光曝光系統(tǒng)中進(jìn)行深紫外光曝光制程，之后進(jìn)行顯影制程，通過反應(yīng)性離子蝕刻對(duì)光刻掩膜板進(jìn)行蝕刻，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄，然后進(jìn)行剝膜和翻模，制作納米級(jí)微透鏡的金屬屏蔽層；步驟2，將紅、綠、藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽層上，并使用高精度的自動(dòng)印刷機(jī)印刷到多重量子井的不同區(qū)域上；步驟3，進(jìn)行烘烤，然后以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，制成制作二維光子晶體。本發(fā)明的主要目是將納米級(jí)微透鏡數(shù)組應(yīng)用到光子晶體中，通過納米微透鏡數(shù)組的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)光子晶體的效應(yīng)，并可以調(diào)整發(fā)光角度，且直接生成白光，進(jìn)而降低納米壓印及后續(xù)封裝的成本，可應(yīng)用于晶圓級(jí)封裝(WLP :Wafer Level Packaging)中。


圖1為具有納米微透鏡陣列的白光光子晶體的部分制備流程示意圖；圖2為多重量子阱(Multi-Quantum Well，MQff)紅、綠、藍(lán)三色納米微透鏡印刷區(qū)域的概念圖(二維光子晶體)；圖3為低溫氧化銦錫鍍層上紅、綠、藍(lán)三色納米微透鏡印刷區(qū)域的概念圖(三維光子晶體)；圖4為白光光子晶體的結(jié)構(gòu)透視圖。如圖所示，為了能明確實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標(biāo)注了特定的結(jié)構(gòu)和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發(fā)明限定在該特定結(jié)構(gòu)、器件和環(huán)境中，根據(jù)具體需要，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將這些器件和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整或者修改，所進(jìn)行的調(diào)整或者修改仍然包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種具有納米微透鏡陣列的白光光子晶體及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。其中，在以下的描述中，將描述本發(fā)明的多個(gè)不同的方面，然而，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，可以僅僅利用本發(fā)明的一些或者全部結(jié)構(gòu)或者流程來實(shí)施本發(fā)明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數(shù)目、配置和順序，但是很明顯，在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，為了不混淆本發(fā)明，對(duì)于一些眾所周知的特征將不再進(jìn)行詳細(xì)闡述?？偟膩碚f，本發(fā)明以電子束直寫(Electron beam direct writing)配合納米機(jī)電(NEMS)方式制作納米級(jí)微透鏡金屬屏蔽，再以高溫透明膠水(Glue)配置紅(Red)、 綠(Green)、藍(lán)(Blue)熒光粉，以金屬屏蔽(Metal mask)在多重量子阱(Multi-Quantum Well，MQff)處印刷紅、綠、藍(lán)三色熒光膠，經(jīng)烘烤后形成紅、綠、藍(lán)三色納米微透鏡；之后進(jìn)行快速退火制程，以物理或化學(xué)氣相沉積方式鍍上低溫透明的氧化銦錫薄膜，完成以納米
5微透鏡組成二維及三維白光光子晶體的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，提供一種具有納米微透鏡數(shù)組的白光光子晶體的結(jié)構(gòu)， 該結(jié)構(gòu)包括具有圖樣的石英材料的光刻掩膜板(Photo mask)，其上布置鉻金屬層；光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠；其上布置鎳鐵合金電鍍液(鎳鐵比例為7-9 3-1)，形成具有納米級(jí)微透鏡的金屬屏蔽(Metal mask)層；金屬屏蔽層的圖樣排列中布置經(jīng)烘烤后形成紅、 綠、藍(lán)三色納米微透鏡的紅綠藍(lán)三色透明熒光膠，紅綠藍(lán)三色透明熒光膠印刷至金屬屏蔽 (Metal mask)層的多重量子井上。其中，鉻金屬層厚度為10-30納米；負(fù)型光刻膠(Negative photo resist)為 SU-8 ；厚度為0. 6-2. 0微米，使用真空旋轉(zhuǎn)涂布方式，其轉(zhuǎn)速為5000-10000rpm，前烤溫度為 70-120°C，時(shí)間為20-50分鐘。其中，高溫透明膠水為經(jīng)過改質(zhì)(Modification)的聚丙酰酸甲酯(Poly methyl methacrylate)與聚酰亞胺(Polyimide)的接枝型共聚物(Graft copolymer)，與紅色熒光粉的配比為(1 0. 001-0. 015wt% )，與綠色熒光粉的配比為(1 0.002-0. 018wt% )，與藍(lán)色熒光粉的配比為(1 0. 003-0. 017wt% )0在另一個(gè)實(shí)施例中，以耐高溫?zé)晒夥廴軇┡渲眉t、綠、藍(lán)熒光粉溶液，高溫?zé)晒夥廴軇?N-甲基吡咯烷酮(NMP :N-methyl-2-pyrrolidone)，將經(jīng)過改質(zhì)(Modification) 的聚甲基丙酰酸甲酯(Poly methyl methacrylate)、聚酰亞胺(Polyimide)及聚硅氧烷 (Polysiloxane)的接枝型共聚物(Graft copolymer)與相容劑(Compatibilizer)(改質(zhì)硅烷Modified silane)、抗沉降劑(Anti-coagulating agent)(水溶性線性聚丙烯酰胺 Water Soluble Linear Polyacrylamide)以及紅色熒光粉、綠色熒光粉和藍(lán)色熒光粉進(jìn)行混合制備而成.具體比例如下N-甲基吡咯烷酮接枝型共聚物改質(zhì)硅烷聚丙烯酰胺紅色熒光粉；綠色熒光粉藍(lán)色熒光粉=(50-80) (10-40) (1-20) (0. 1-20)( 0. 001-0. 1) (0. 001-0. 3) (0. 003-0. 5)(重量百分比)。進(jìn)一步，該結(jié)構(gòu)還包括另一片金屬屏蔽層，其上進(jìn)行低溫氧化銦錫(Low temperature indium tin oxide)鍍層沉積作為支撐層，便于另一層不同排列型式的納米級(jí)微透鏡數(shù)組印刷于低溫氧化銦錫層的上，低溫氧化銦錫層的厚度為40-100納米 ’另一層金屬屏蔽層的不同圖樣排列中布置紅綠藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠。其中，高溫透明膠水為經(jīng)過改質(zhì)(Modification)的聚丙酰酸甲酯(Poly methyl methacrylate)與聚酰亞胺(Polyimide)的接枝型共聚物(Graft copolymer)，與紅色熒光粉的配比為 (1 0. 002-0. 015wt% )，與綠色熒光粉的配比為(1 0. 003-0. 018wt% )，與藍(lán)色熒光粉的配比為(1 0. 004-0. 017wt% ) ο在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供該結(jié)構(gòu)的制備方法，包括步驟1，使用電子束直寫方式制作光刻掩膜板，光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠并置于深紫外光曝光系統(tǒng)中進(jìn)行深紫外光曝光制程，之后進(jìn)行顯影制程，通過反應(yīng)性離子蝕刻對(duì)光刻掩膜板進(jìn)行蝕刻，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄，然后進(jìn)行剝膜制程，進(jìn)行翻模，制作納米級(jí)微透鏡的金屬屏蔽層；步驟2，將紅、綠、藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽層上， 并以高精度的自動(dòng)印刷機(jī)印刷至多重量子井的不同區(qū)域上；步驟3，進(jìn)行烘烤，然后以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，制成制作二維光子晶體。進(jìn)一步，本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法還包括步驟4，以另一片金屬屏蔽層進(jìn)行低溫氧化銦錫(Low temperature indium tin oxide)的鍍層沉積，作為支撐層，便于另一層不同排列型式的納米級(jí)微透鏡數(shù)組印刷于低溫氧化銦錫層的上；步驟5，對(duì)低溫氧化銦錫鍍層的納米薄膜進(jìn)行脈沖激光快速退火；步驟6，將紅綠藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽層上，并以高精度的自動(dòng)印刷機(jī)印刷至低溫氧化銦錫鍍層的不同區(qū)域上；步驟7，進(jìn)行烘烤，然后以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，制作完成三維光子晶體。具體地，對(duì)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。其中，步驟1，使用電子束直寫方式制作光刻掩膜板，光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠并置于深紫外光曝光系統(tǒng)中進(jìn)行深紫外光曝光制程，之后進(jìn)行顯影制程，通過反應(yīng)性離子蝕刻對(duì)光刻掩膜板進(jìn)行蝕刻，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄，然后進(jìn)行剝膜制程，再以翻模方式制作金屬屏蔽層；其中，如圖IA所示，使用電子束直寫(Electron Beam direct writing)方式在石英(Quartz)材料的光刻掩膜板(Photo mask)的鉻金屬層(Chromium layer)上進(jìn)行圖樣 (Pattern)制作，鉻金屬層厚度為10-30納米。如圖IB和IC所示，將光刻掩膜板(Photo mask)置于深紫外光曝光系統(tǒng)(De印 Ultraviolet Exposure System) Φ ^Xi B^^f ^ ^7 ! (Negative photo resist) (SU-8 ；厚度為0. 6-2. 0微米，使用真空旋轉(zhuǎn)涂布方式其轉(zhuǎn)速為5000-10000rpm，前烤溫度為 70-120°C，時(shí)間為20-50分鐘)的光學(xué)級(jí)不銹鋼板(即涂布負(fù)型光刻膠的光刻掩膜板)進(jìn)行深紫外光曝光制程(曝光能量為500-1000KJ，曝光時(shí)間為0. 1-0. 8ms)；如圖ID和IE所示，之后進(jìn)行顯影制程(氫氧化鈉濃度3-8%，顯影時(shí)間10_30 秒，溫度25-50°C )，再進(jìn)行反應(yīng)性離子蝕刻對(duì)光學(xué)級(jí)不銹鋼板進(jìn)行蝕刻(時(shí)間10-50 秒)；如圖IF所示，之后以鎳鐵合金電鍍液(鎳鐵比例為7-9 3-1)進(jìn)行電鑄制程(溫度為45-70°C )，如圖IG所示，進(jìn)行剝膜制程(氫氧化鈉濃度5-10%，顯影時(shí)間50-80秒， 溫度50-80°C )，如圖IH所示，再以翻模方式制作金屬屏蔽(Metal mask) 0步驟2，將紅、綠、藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽層上，并以高精度的自動(dòng)印刷機(jī)(印刷至多重量子井的不同區(qū)域上。其中，高溫透明膠水為經(jīng)過改質(zhì)(Modification)的聚丙酰酸甲酯(Poly methyl methacrylate)與聚酰亞胺(Polyimide)的接枝型共聚物(Graft copolymer)，與紅色熒光粉的配比為 (1 0. 001-0. 015wt% )，與綠色熒光粉的配比為(1 0. 002-0. 018wt% )，與藍(lán)色熒光粉的配比為(1 0. 003-0. 017wt% ) ο其中，將紅綠藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽上，并以高精度的自動(dòng)印刷機(jī)(制作倒轉(zhuǎn)芯片凸塊用的印刷機(jī))印刷至多重量子井 (Multi-quantum well)的不同區(qū)域上。印刷機(jī)的制程參數(shù)如下刮刀下壓壓力為(每平方厘米0. Ol-IOOg)，真空度為(0. 001-0. 000001托爾)，刮刀進(jìn)刀速度為(0. 01-1厘米/秒)， 刮刀進(jìn)回刀速度為(0. 01-1厘米/秒)。步驟3，進(jìn)行烘烤，然后以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，制成制作二維光子晶體。其中，烘烤分為十個(gè)階段第一段升溫(由室溫升溫至100-120°C ；升溫速率5-30°C /分鐘)，第二段恒溫(保持100_12(TC持續(xù)5-20分鐘)，第三段升溫(由100-12(TC升溫至 250-3500C ；升溫速率5-30°C /分鐘)，第四段恒溫(保持250_35(TC持續(xù)5_20分鐘)，第五段降溫(由250-350°C降溫至180-250°C ；降溫速率5-30°C /分鐘)，第六段恒溫(保持180-250°C持續(xù)5-20分鐘)，第七段降溫(由180_250°C降溫至110-180°C ；降溫速率 5-30°C/分鐘)，第八段恒溫(保持110-180°C持續(xù)5-20分鐘)，第九段降溫(由110-180°C 降溫至40-110°C ；降溫速率5-30°C/分鐘)，第十段恒溫(保持110-180°C持續(xù)5-20分鐘)，之后自然冷卻至室溫。透過材料特性與溫度控制，可使圓柱狀的三色熒光膠形成具有曲率的半球形納米級(jí)的微透鏡數(shù)組相關(guān)排列方式如圖2所示。其中，為消除三色納米微透鏡內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力，以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，以消除納米微透鏡的內(nèi)應(yīng)力，避免日后內(nèi)應(yīng)力釋放造成透鏡微開裂(Micro-crack)進(jìn)而影響白光光子晶體的光學(xué)性質(zhì)，處理時(shí)間為1-100毫秒(每顆芯片)，制得二維光子晶體(Two dimension photonic crystal)。步驟4，以另一片金屬屏蔽層進(jìn)行低溫氧化銦錫(Low temperature indium tin oxide)的鍍層沉積，作為支撐層，便于另一層不同排列型式的納米級(jí)微透鏡數(shù)組印刷于低溫氧化銦錫層的上。其中，制作三維光子晶體在上述制備基礎(chǔ)上，以另一片金屬屏蔽進(jìn)行低溫氧化銦錫(Low temperature indium tin oxide)的鍍層沉積，該鍍層的主要目的為提供支撐層，便于另一層不同排列型式的納米級(jí)微透鏡數(shù)組印刷于低溫氧化銦錫層的上，低溫氧化銦錫層的厚度為40-100納米。步驟5，對(duì)低溫氧化銦錫鍍層的納米薄膜進(jìn)行脈沖激光快速退火。其中，為消除低溫氧化銦錫鍍層納米薄膜的內(nèi)應(yīng)力，需進(jìn)行脈沖激光快速退火制程，其退火時(shí)間為1-100 毫秒(每顆芯片)。步驟6，將紅綠藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽層上，并以高精度的自動(dòng)印刷機(jī)印刷至低溫氧化銦錫鍍層的不同區(qū)域上。其中，高溫透明膠水為經(jīng)過改質(zhì)(Modification)的聚丙酰酸甲酯(Poly methyl methacrylate)與聚酰亞胺(Polyimide)的接枝型共聚物(Graft copolymer)，與紅色熒光粉的配比為 (1 0. 002-0. 015wt% )，與綠色熒光粉的配比為(1 0. 003-0. 018wt% )，與藍(lán)色熒光粉的配比為(1 0. 004-0. 017wt% ) ο其中，將紅綠藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽上，并以高精度的自動(dòng)印刷機(jī)(制作倒轉(zhuǎn)芯片凸塊用的印刷機(jī))印刷至低溫氧化銦錫鍍層的不同區(qū)域上。而印刷機(jī)的制程參數(shù)如下刮刀下壓壓力為(每平方厘米0. Ol-IOOg)，真空度為 (0. 001-0. 000001托爾)，刮刀進(jìn)刀速度為(0. 01-1厘米/秒)，刮刀進(jìn)回刀速度為(0. 01-1
厘米/秒)步驟7，進(jìn)行烘烤，然后以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，制作完成三維光子晶體。其中，烘烤包括十個(gè)階段第一段升溫(由室溫升溫至100-120°C ；升溫速率5-30°C /分鐘)，第二段恒溫(保持100_12(TC持續(xù)5-20分鐘)，第三段升溫(由100-12(TC升溫至 250-3500C ；升溫速率5-30°C /分鐘)，第四段恒溫(保持250_35(TC持續(xù)5_20分鐘)，第五段降溫(由250-350°C降溫至180-250°C ；降溫速率5-30°C /分鐘)，第六段恒溫(保持180-250°C持續(xù)5-20分鐘)，第七段降溫(由180_250°C降溫至110-180°C ；降溫速率 5-300C /分鐘)，第八段恒溫(保持110-180°C持續(xù)5-20分鐘)，第九段降溫(由110-180°C 降溫至40-110°C ；降溫速率5-30°C/分鐘)，第十段恒溫(保持110-180°C持續(xù)5-20分鐘)，之后自然冷卻至室溫。透過材料特性與溫度控制可使圓柱狀的三色熒光膠形成具有曲率的半球形納米級(jí)的微透鏡數(shù)組相關(guān)排列方式如圖3所示。
其中，為消除三色納米微透鏡內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力，以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，以消除納米微透鏡的內(nèi)應(yīng)力，以避免日后內(nèi)應(yīng)力釋放造成透鏡微開裂(Micro-crack)進(jìn)而影響白光光子晶體的光學(xué)性質(zhì)，處理時(shí)間為1-100毫秒。如圖4所示，通過上述步驟，制作完成三維光子晶體(Three dimension photonic crystal)，而制作三維光子晶體的芯片總體亮度，要比二維光子晶體亮度高10_15%以上。最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以描述本發(fā)明的技術(shù)方案而不是對(duì)本技術(shù)方法進(jìn)行限制，本發(fā)明在應(yīng)用上可以延伸為其他的修改、變化、應(yīng)用和實(shí)施例，并且因此認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實(shí)施例都在本發(fā)明的精神和教導(dǎo)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有納米微透鏡數(shù)組的白光光子晶體，包括具有圖樣的石英材料的光刻掩膜板，其上布置鉻金屬層；光刻掩膜板上涂布負(fù)型光刻膠，負(fù)型光刻膠上布置鎳鐵合金電鍍液，形成具有納米級(jí)微透鏡的金屬屏蔽層；金屬屏蔽層的圖樣中布置經(jīng)烘烤后形成紅、綠、藍(lán)三色納米微透鏡的紅綠藍(lán)三色透明熒光膠，紅綠藍(lán)三色透明熒光膠印刷至金屬屏蔽層的多重量子井上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光光子晶體，其中，鉻金屬層厚度為10-30納米，負(fù)型光刻膠為SU-8，厚度為0.6-2.0微米，鎳鐵合金電鍍液的鎳鐵比例為7-9 3_1(重量比)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光光子晶體，其中，紅綠藍(lán)三色透明熒光膠為聚丙酰酸甲酯與聚酰亞胺的接枝型共聚物，與紅色熒光粉的配比為1 0. 001-0. 015wt%，與綠色熒光粉的配比為1 0.002-0. 018wt%，與藍(lán)色熒光粉的配比為1 0. 003-0. 017wt%
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光光子晶體，其中，紅綠藍(lán)三色透明熒光膠中，高溫?zé)晒夥廴軇镹-甲基吡咯烷酮，將改質(zhì)的聚甲基丙酰酸甲酯、聚酰亞胺及聚硅氧烷的接枝型共聚物與相容劑、抗沉降劑以及紅色熒光粉、綠色熒光粉和藍(lán)色熒光粉進(jìn)行混合制備，比例為 N-甲基吡咯烷酮接枝型共聚物相容劑抗沉降劑紅色熒光粉；綠色熒光粉藍(lán)色焚光粉=50-80 10-40 1-20 0.1-20 0. 001-0. 1 0. 001-0. 3 0. 003-0· 5 (重量百分比)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光光子晶體，其中，還包括另一片金屬屏蔽層，其上沉積有低溫氧化銦錫，低溫氧化銦錫層上印刷另一層納米級(jí)微透鏡數(shù)組；另一層金屬屏蔽層的圖樣中布置紅綠藍(lán)三色透明熒光膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光光子晶體，其中，低溫氧化銦錫層的厚度為40-100納米。
7.一種具有納米微透鏡數(shù)組的白光光子晶體的制備方法，包括步驟1，使用電子束直寫方式制作光刻掩膜板，光刻掩膜板涂布負(fù)型光刻膠并置于深紫外光曝光系統(tǒng)中進(jìn)行深紫外光曝光制程，之后進(jìn)行顯影制程，通過反應(yīng)性離子蝕刻對(duì)光刻掩膜板進(jìn)行蝕刻，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄，然后進(jìn)行剝膜和翻模，制作納米級(jí)微透鏡的金屬屏蔽層；步驟2，將紅、綠、藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽層上， 并使用高精度的自動(dòng)印刷機(jī)印刷到多重量子井的不同區(qū)域上；步驟3，進(jìn)行烘烤，然后以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，制成制作二維光子晶體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟1中，使用電子束直寫方式在石英材料的光刻掩膜板的鉻金屬層上進(jìn)行圖樣制作，鉻金屬層厚度為10-30納米。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟1中，將光刻掩膜板置于深紫外光曝光系統(tǒng)中并對(duì)已涂布負(fù)型光刻膠的光刻掩膜板進(jìn)行深紫外光曝光制程，其中，曝光能量為 500-1000KJ，曝光時(shí)間為0. 1-0. 8ms ；其中，負(fù)型光刻膠為SU-8 ；厚度為0. 6-2. 0微米，使用真空旋轉(zhuǎn)涂布方式，其轉(zhuǎn)速為5000-10000rpm，前烤溫度為70_120°C，時(shí)間為20-50分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟1中，以鎳鐵合金電鍍液進(jìn)行電鑄制程，溫度為45-70°C，鎳鐵比例為7-9 3-1(重量比)；剝膜制程中氫氧化鈉濃度5-10%，顯影時(shí)間50-80 秒，溫度:50-80 0C ο
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟2中，將紅綠藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽上，并以自動(dòng)印刷機(jī)印刷至多重量子井的不同區(qū)域上；其中，紅綠藍(lán)三色透明熒光膠為聚丙酰酸甲酯與聚酰亞胺的接枝型共聚物，與紅色熒光粉的配比為(1 0. 001-0. 015wt% )，與綠色熒光粉的配比為(1 0. 002-0. 018wt% )，與藍(lán)色熒光粉的配比為(1 0. 003-0. 017wt% )0
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟3中，其中，烘烤分為升溫、恒溫、升溫、恒溫、降溫、恒溫、降溫、恒溫、降溫、恒溫以及自然冷卻至室溫的十個(gè)階段；脈沖式激光進(jìn)行快速退火的處理時(shí)間為每顆芯片1-100毫秒。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述方法還包括步驟4，以另一片金屬屏蔽層進(jìn)行低溫氧化銦錫的鍍層沉積作為支撐層，將另一層不同排列型式的納米級(jí)微透鏡數(shù)組印刷于低溫氧化銦錫層上；步驟5，對(duì)低溫氧化銦錫鍍層的納米薄膜進(jìn)行脈沖激光快速退火；步驟6，將紅綠藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽層上，并以高精度的自動(dòng)印刷機(jī)印刷至低溫氧化銦錫鍍層的不同區(qū)域上；步驟7，進(jìn)行烘烤，然后以脈沖式激光進(jìn)行快速退火，制作完成三維光子晶體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，步驟4，低溫氧化銦錫層的厚度為40-100納米；步驟5中，脈沖激光快速退火的時(shí)間為每顆芯片1-100毫秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟6中，將紅綠藍(lán)三色耐高溫透明熒光膠，分別倒入排列圖樣不同的金屬屏蔽上，并以自動(dòng)印刷機(jī)印刷至多重量子井的不同區(qū)域上；其中，紅綠藍(lán)三色透明熒光膠為聚丙酰酸甲酯與聚酰亞胺的接枝型共聚物，與紅色熒光粉的配比為(1 0. 001-0. 015wt% )，與綠色熒光粉的配比為(1 0. 002-0. 018wt% )，與藍(lán)色熒光粉的配比為(1 0. 003-0. 017wt% )0
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，步驟7中，其中，烘烤分為升溫、恒溫、升溫、恒溫、降溫、恒溫、降溫、恒溫、降溫、恒溫以及自然冷卻至室溫的十個(gè)階段；脈沖式激光進(jìn)行快速退火的處理時(shí)間為每顆芯片1-100毫秒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有納米微透鏡數(shù)組的白光光子晶體及其制備方法，包括具有圖樣的石英材料的光刻掩膜板，其上布置鉻金屬層；光刻掩膜板上涂布負(fù)型光刻膠，負(fù)型光刻膠上布置鎳鐵合金電鍍液，形成具有納米級(jí)微透鏡的金屬屏蔽層；金屬屏蔽層的圖樣中布置經(jīng)烘烤后形成紅、綠、藍(lán)三色納米微透鏡的紅綠藍(lán)三色透明熒光膠，紅綠藍(lán)三色透明熒光膠印刷至金屬屏蔽層的多重量子井上。
文檔編號(hào)G02B6/122GK102331601SQ201110278460
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者王培賢, 蘇晉平 申請(qǐng)人:廣東昭信燈具有限公司