利用紫外光刻和反應離子刻蝕技術在石英襯底上制備二維亞波長結構的壓印模板, 并對模板進行表面修飾。研究了主要刻蝕工藝參數對刻蝕速率及刻蝕形貌的影響。增加工作氣壓, 刻蝕速率先增大到最大值, 然后下降; 增加射頻功率可以提高刻蝕速率, 但功率過大會導致刻蝕產物發生二次沉積; 延長刻蝕時間可以增加刻蝕深度, 但時間過長會發生過刻蝕現象。在優化的刻蝕工藝條件下制備出了較為理想的亞波長石英模板。經表面修飾后, 模板表面與水的接觸角增大, 有效克服了壓印膠的粘連, 并在ZnS 襯底上壓印出了良好的二維亞波長結構圖形。

　　二維亞波長結構是指特征尺寸與入射光波長相當或比入射光波長更小的周期性表面結構。與傳統抗反射薄膜相比, 二維亞波長結構表面具有很好的抗反射效果, 并且不存在與襯底間的界面結合、熱膨脹系數適配及折射率匹配等問題, 此外還具有抗輻射、寬視角、寬波段透射等優點。因此, 抗反射二維亞波長結構表面的制備及應用得到了廣泛的研究。

　　Kart ika 等以鎳納米顆粒為掩模, 用電感耦合等離子體刻蝕在氮化硅表面制備了二維亞波長結構; Leem 等采用激光干涉光刻和反應離子刻蝕在玻璃襯底上制備出摻鋁氧化鋅( AZO) 亞波長結構;李以貴等采用X 光光刻和顯影技術制備了高深寬比的聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA) 抗反射結構; Sun等采用SiO2 納米顆粒為掩模, 在硅表面制備了寬波段抗反射蛾眼結構; 本課題組徐啟遠等采用紫外光刻和反應離子刻蝕在ZnS 表面制備了8~ 12 um波段范圍內增透的二維亞波長結構。但這些制備方法成本較高, 并且不適用于在大面積襯底上制備亞波長結構。納米壓印( NIL) 技術可以大批量重復性地在大面積襯底上制備微納米結構圖形, 并且所制出的高分辨率圖案具有相當好的均勻性和重復性,與極端紫外線光刻, X 射線光刻和電子束光刻等工藝相比,NIL 技術具有很強競爭力和廣闊的應用前景, 因此可被用來制備抗反射二維亞波長結構表面。自從Chou 等發明NIL 以來, NIL 受得了廣泛的關注, 其中高質量的壓印模板的制備是NIL 技術的關鍵問題之一。

　　本論文針對所設計的ZnS 紅外窗口的二維亞波長結構抗反射表面, 采用傳統的紫外掩模光刻技術及反應離子刻蝕技術在雙面拋光的石英襯底上制備紅外抗反射二維亞波長結構表面的壓印模板, 并對模板進行表面修飾, 最后在ZnS 襯底上壓印了二維亞波長結構。

結論

　　針對ZnS 窗口的抗反射二維亞波長結構表面,采用傳統光刻和RIE 技術在石英襯底上制備了紫外壓印模板, 并進行了表面修飾, 研究了主要刻蝕工藝參數對石英亞波長結構的刻蝕速率影響。研究結果表明, 刻蝕速率隨著工作氣壓強的增加先增大后減小, 隨著射頻功率的增大呈線性增大; 刻蝕深度隨刻蝕時間的增加而增加, 最后趨于穩定。但功率過大會導致刻蝕產物發生二次沉積; 刻蝕時間過長, 會發生過刻蝕現象。在優化的工藝條件下, 在石英襯底上制備出圖案清晰、表面光滑, 均勻性好、保真性高的亞波長結構。經表面修飾后, 模板與水的表面接觸角顯著增大; 初步的壓印試驗表明, 表面修飾有效降低了模板與壓印膠層之間的相互作用, 克服了粘連現象, 并在ZnS 襯底上壓印出了良好的亞波長結構圖形。