本申請涉及微納制造，尤其涉及一種光學表面納米錐結構的制備方法及納米錐結構。

背景技術：

1、納米錐結構因其在寬帶和大接受角減反射方面的優(yōu)異性能，在多個領域具有廣泛的應用前景，包括光學窗口、光伏、顯示面板和激光設備等。在光學元件表面制備納米錐結構能夠顯著減少表面反射，提高光透射率，從而提升設備的整體效率和性能。

2、相關技術中的自掩模等離子體刻蝕、掩模引導等離子體刻蝕等方式，能夠在基底表面直接刻蝕出納米錐結構。但是，目前納米錐的制備方法大多聚焦于在平面窗口片、球形整流罩等具有簡單幾何形狀表面的光學元件上，存在制備流程繁瑣、對納米錐特征尺寸的可控性不足等限制，無法在微透鏡陣列、二維光柵等具有復雜形狀的表面實現(xiàn)納米錐的可控制備。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請實施例的主要目的在于提出一種光學表面納米錐結構的制備方法及納米錐結構，能夠對于具備任意形狀表面的光學元件實現(xiàn)納米錐結構的制備。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請實施例的第一方面提出了一種光學表面納米錐結構的制備方法，所述方法包括：

3、獲取納米錐需求尺寸，所述納米錐需求尺寸包含以下至少之一：納米錐直徑和納米錐高度；

4、根據(jù)所述納米錐需求尺寸，確定目標薄膜材料、目標薄膜厚度和目標刻蝕工藝參數(shù)；

5、根據(jù)所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度在目標基底的表面蒸鍍薄膜；其中，所述目標基底的表面為任意形狀；

6、將鍍有所述薄膜的所述目標基底放置入刻蝕腔體中，在所述目標刻蝕工藝參數(shù)下進行等離子體刻蝕，得到在所述表面形成的納米錐結構的目標基底。

7、可選地，所述將鍍有所述薄膜的所述目標基底放置入刻蝕腔體中，在所述目標刻蝕工藝參數(shù)下進行等離子體刻蝕，得到在所述表面形成納米錐結構的目標基底，包括：

8、將鍍有所述薄膜的所述目標基底放置入刻蝕腔體中，在所述目標刻蝕工藝參數(shù)下利用等離子體對所述薄膜進行轟擊，以使所述薄膜發(fā)生去濕，并在原位形成納米顆粒掩模；

9、在薄膜去濕過程的同時對所述目標基底進行刻蝕，以使所述目標基底在所述納米顆粒掩模的原位形成納米錐結構，得到在所述表面形成的納米錐結構的目標基底。

10、可選地，所述在薄膜去濕過程的同時對所述目標基底進行刻蝕，以使所述目標基底在所述納米顆粒掩模的原位形成納米錐結構，得到在所述表面形成的納米錐結構的目標基底，包括：

11、對所述目標基底進行第一階段刻蝕，以使所述目標基底在納米顆粒掩模的原位形成納米島結構；

12、對所述納米島結構進行第二階段刻蝕，以使所述目標基底在納米顆粒掩模的原位形成納米錐結構，若所述納米顆粒掩模已完全消失，則停止所述第二階段刻蝕，得到在所述表面形成的納米錐結構的目標基底。

13、可選地，所述根據(jù)納米錐需求尺寸，確定目標薄膜材料、目標薄膜厚度和目標刻蝕工藝參數(shù)，包括：

14、根據(jù)所述納米錐需求尺寸，確定所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度；

15、根據(jù)所述納米錐需求尺寸、所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度，確定所述目標刻蝕工藝參數(shù)。

16、可選地，所述納米錐需求尺寸還包含納米錐間隔、和納米錐密度；

17、所述根據(jù)所述納米錐需求尺寸，確定所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度，包括：

18、根據(jù)所述納米錐直徑和所述納米錐高度，確定高徑比；

19、根據(jù)所述高徑比、所述納米錐間隔、所述納米錐密度以及預設的薄膜材料性質(zhì)與納米錐尺寸的映射關系進行映射，得到所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度。

20、可選地，所述目標刻蝕工藝參數(shù)包括目標刻蝕源功率；

21、所述根據(jù)所述納米錐需求尺寸、所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度，確定所述目標刻蝕工藝參數(shù)，包括：

22、利用源功率映射函數(shù)，對所述納米錐需求尺寸、所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度進行功率映射，得到候選刻蝕源功率；

23、若所述候選刻蝕源功率位于預設的刻蝕源功率區(qū)間，則將所述候選刻蝕源功率確定為所述目標刻蝕源功率；其中，所述刻蝕源功率區(qū)間包括刻蝕源功率下界值和刻蝕源功率上界值；

24、若所述候選刻蝕源功率小于所述刻蝕源功率下界值，則將所述刻蝕源功率下界值確定為所述目標刻蝕源功率；

25、若所述候選刻蝕源功率大于所述刻蝕源功率上界值，則將所述刻蝕源功率上界值確定為所述目標刻蝕源功率。

26、可選地，所述目標刻蝕工藝參數(shù)還包括目標偏置功率；

27、所述根據(jù)所述納米錐需求尺寸、所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度，確定所述目標刻蝕工藝參數(shù)，還包括：

28、利用偏置功率映射函數(shù)，對所述納米錐需求尺寸、所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度進行功率映射，得到候選偏置功率；

29、若所述候選偏置功率位于預設的偏置功率區(qū)間，則將所述候選偏置功率確定為所述目標偏置功率；其中，所述偏置功率區(qū)間包括偏置功率下界值和偏置功率上界值；

30、若所述候選偏置功率小于所述偏置功率下界值，則將所述偏置功率下界值確定為所述目標偏置功率；

31、若所述候選偏置功率大于所述偏置功率上界值，則將所述偏置功率上界值確定為所述目標偏置功率。

32、可選地，在所述根據(jù)所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度在目標基底的表面蒸鍍薄膜之前，所述方法還包括：

33、對所述目標基底進行超聲清洗；

34、將清洗后的所述目標基底放置于鍍膜腔室。

35、可選地，所述目標基底的材料包括以下任一個：玻璃、氮化鎵、碳化硅、硅。

36、為實現(xiàn)上述目的，本申請實施例的第二方面提出了一種納米錐結構，所述納米錐結構由第一方面所述的光學表面納米錐結構的制備方法制備得到。

37、本申請?zhí)岢龅囊环N光學表面納米錐結構的制備方法及納米錐結構，先基于納米錐需求尺寸確定目標薄膜材料、目標薄膜厚度以及目標刻蝕工藝參數(shù)，再進行鍍膜和刻蝕，通過將薄膜去濕形成納米顆粒掩模的過程集成在等離子體刻蝕中，實現(xiàn)復雜形狀光學表面納米錐的高效、大面積均勻、尺寸可控制備。

38、本申請的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。

技術特征：

1.一種光學表面納米錐結構的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將鍍有所述薄膜的所述目標基底放置入刻蝕腔體中，在所述目標刻蝕工藝參數(shù)下進行等離子體刻蝕，得到在所述表面形成納米錐結構的目標基底，包括：

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述在薄膜去濕過程的同時對所述目標基底進行刻蝕，以使所述目標基底在所述納米顆粒掩模的原位形成納米錐結構，得到在所述表面形成的納米錐結構的目標基底，包括：

4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述納米錐需求尺寸，確定目標薄膜材料、目標薄膜厚度和目標刻蝕工藝參數(shù)，包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述納米錐需求尺寸還包含納米錐間隔、和納米錐密度；

6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述目標刻蝕工藝參數(shù)包括目標刻蝕源功率；

7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述目標刻蝕工藝參數(shù)還包括目標偏置功率；

8.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述目標薄膜材料和所述目標薄膜厚度在目標基底的表面蒸鍍薄膜之前，所述方法還包括：

9.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述目標基底的材料包括以下任一個：玻璃、氮化鎵、碳化硅、硅。

10.一種納米錐結構，其特征在于，所述納米錐結構由權利要求1至9任一項所述的光學表面納米錐結構的制備方法制備得到。

技術總結
本申請實施例提供了一種光學表面納米錐結構的制備方法及納米錐結構，涉及微納制造技術領域。該方法包括：獲取納米錐需求尺寸；根據(jù)納米錐需求尺寸，確定目標薄膜材料、目標薄膜厚度和目標刻蝕工藝參數(shù)；根據(jù)目標薄膜材料和目標薄膜厚度在目標基底的表面蒸鍍薄膜；其中，目標基底的表面為任意形狀；將鍍有薄膜的所述目標基底放置入刻蝕腔體中，在目標刻蝕工藝參數(shù)下進行等離子體刻蝕，得到在表面形成的納米錐結構的目標基底。本申請通過將薄膜去濕形成納米顆粒掩模的過程集成在等離子體刻蝕中，實現(xiàn)復雜形狀光學表面納米錐的高效、大面積均勻、尺寸可控制備。

技術研發(fā)人員：徐少林,胡勁
受保護的技術使用者：南方科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/12