制备纳米结构的方法技术

本发明专利技术提供一种制备纳米结构的方法，其包括：通过等离子体化学气相沉积法向基底(101)的主表面(103)施加薄、无规、不连续的掩蔽层(105)。基底(101)可以为聚合物、无机材料、合金或固体溶液。掩蔽层(105)可以包括使用反应气体的等离子体化学气相沉积法的反应产物，所述反应气体包括选自以下的化合物：有机硅化合物、烷基金属、金属异丙醇盐、金属乙酰丙酮化物和金属卤化物。随后，通过反应离子蚀刻，蚀刻掉未受掩蔽层(105)保护的基底(101)的部分(107)以制备纳米结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
提供一种用于在表面上。
技术介绍
已发现纳米结构赋予制品的表面可用的性质。这些可用的性质包括可用的光学性质，例如塑性基底的反射减少；可用的机械性质，例如表面改性，用于改善附着力以及用于在可以用于例如药物递送的表面上产生特征。存在许多在制品的表面上生成纳米结构的方法。例如，等离子体蚀刻是可用的方法，其已用于生成纳米结构。一类等离子体蚀刻(反应离子蚀刻(RIE))已经广泛用于半导体工业中来产生电子器件可用的亚微米特征。然而，当特征粒度达到低于约200微米时，表面特征的荷电效应阻止具有高纵横比的特征的图案转移。最近，已发展了高密度等离子体工艺，其可以产生在亚100微米(sub-100 micrometer)范围内的纳米结构。半导体工业目前着力于基于先进等离子体处理工具使用图案化和图案转移来制造约40nm分辨率的特征。然而，用于产生亚波长表面结构的已知方法往往为复杂而又昂贵的间歇工艺。例如，美国专利公布No. 2005/0233083 (Schultz等人)中公开的方法涉及用Ar/02等离子体在小于O. 5mTorr的真空条件下轰击聚合物表面。这种对极端真空条件的要求限制了所述方法的商业可行性。美国专利No. 4，374，158 (Taniguchi等人)描述用于产生次波长表面结构的气体活化方法。此间歇工艺采用等离子灰化机在含氧的气体环境下各向同性地蚀刻样品。所得的各向同性蚀刻表面需要附加的涂层来提供耐久性。等离子处理也已被用于在聚合物基底(包括透明聚合物基底)上产生抗反射表面。这些处理均为间歇工艺并且可以在基底上产生仅有限抗反射的区域。存在对在基底上产生纳米结构的新方法的需要。存在对更快、更经济并能够在以供使用的较大面积上(例如在大显示器上)产生纳米结构的新方法的需要。存在对以基本上连续的方式在表面上产生纳米结构的新方法的需要。
技术实现思路
所提供方法可用于以连续工艺在基底和制品上产生纳米结构。所提供方法可以用于大面积的基底例如塑性基底的卷筒。由所提供方法制造的膜和表面可以用于例如液晶(LCD)显示器或发光二极管(LED)显示器中以用于光提取、太阳能应用、表面附着力改性和化学催化。所提供方法还可以生产可以为亲水性、疏水性、防静电、导电、防雾或甚至抗微生物的表面。在一个方面，提供一种，其包括提供基底；通过等离子体化学气相沉积法向基底的主表面施加薄、无规、不连续的掩蔽层；和通过反应离子蚀刻来蚀刻主表面的未受掩蔽层保护的部分以在基底上形成纳米结构。在一些实施例中，所述基底可以包括聚合物、纤维、玻璃、复合材料或微孔膜。在一些实施例中，所述基底可以对于可见光透明并且可以包括含有聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、环状烯烃共聚物、尼龙、聚酰亚胺、含氟聚合物、聚烯烃、聚硅氧烷、硅氧烷共聚物或聚氨酯的聚合物。 在一些实施例中，所述掩蔽层包含选自有机硅化合物、烷基金属、金属异丙醇盐、金属氧化物、金属乙酰丙酮化物和金属卤化物的化合物。在一些实施例中，可以通过反应离子蚀刻使用作为气体的氧、碳氟化合物、三氟化氮、六氟化硫、氯、盐酸、甲烷和它们的组合进行蚀刻。通常，惰性载气(例如氩)可以与反应离子蚀刻气体混合。在一些实施例中，所述纳米结构的尺寸可以小于约400纳米(nm)。在其它实施例中，所述纳米结构的尺寸可以小于约40nm。还提供了具有通过公开方法制备的纳米结构的制品。 在本公开中“各向异性的”是指高度与宽度(B卩，平均宽度)的比率为约I. 5:1或更大(优选地，为2:1或更大；更优选地，为5:1或更大)；“纳米级”是指亚微米(例如,约Inm和约500nm之间)；“纳米结构化”是指在纳米级上具有一个尺寸；和“等离子体”是指包含电子、离子、中性分子和自由基的部分电离的气态或液态物质。与包含相同材料的非结构化表面相比，通过所提供方法制备的纳米结构化表面表现出反射率的明显降低。此外，所述纳米结构化制品可以是耐用的并具有耐刮擦性。所提供方法可以在适度的真空条件(例如，约5毫托和约10毫托之间)下执行。所提供方法还可以作为卷对卷(即，连续)工艺进行。因此，所提供方法满足了本领域对相对简单和低成本的抗反射(AR)表面制备方法的需求。以上内容并非意图描述本专利技术每种实施方式的每一个公开实施例。附图说明和随后的具体实施方式更具体地对示例性实施例进行了举例说明。附图说明图Ia-图Ic为由所提供方法制备的制品的实施例的顺序示意图。图2是本专利技术中可用的涂布设备的第一局部透视图。图3是从不同有利位置获得的图I设备的第二局部透视图。图4a是从其含气室上移除的涂层设备的另一个实施例的局部透视图。图4b是从不同有利位置获得的图4a设备的第二透视图。图5是对根据所提供方法制备的制品的实施例而言反射率对波长的曲线图。图6a_6d是根据所提供方法制备的制品的表面的显微照片。具体实施例方式在下面的描述中，参考形成本说明的一部分的附图，并且在所述附图中以图示方式示出了若干具体实施例。应当理解，在不脱离本专利技术的范围或精神的前提下，可以设想出其他实施例并进行实施。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可变化，具体取决于本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容获得的所需特性。通过端值表示的数值范围包括该范围内的所有数字(如，I到5包括1、1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4和5)以及该范围内的任何范围。提供一种，其包括基底。在一些实施例中，所述基底可以呈平坦、连续膜形式。在其它实施例中，所述基底可以为具有需要在其上产生纳米结构的一个表面的至少一部分的制品。基底或制品可以由可通过本文所公开的方法蚀刻的任何材料制备。例如，基底可以为聚合物材料、无机材料、合金、或固体溶液。在一些实施例中，所述基底可以包括纤维、玻璃、复合材料、或微孔膜。聚合物材料包括热塑性塑料和热固性塑料。典型的热塑性塑料包括(但不限于)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、热塑性聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯丙烯腈、三醋酸纤维素、尼龙、有机硅-聚二乙酰胺聚合物、含氟聚合物、环烯烃共聚物和热塑性弹性体。合适的热固性材料包括(但不限于)烯丙基树脂、环氧树脂、热固性聚氨酯和有机硅或聚硅氧烷。这些树脂可由可聚合组合物的反应产物形成，所述可聚合组合物包含至少一种低聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。通常，低聚氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯 是多(甲基)丙烯酸酯。术语“(甲基)丙烯酸酯”用于指代丙烯酸和甲基丙烯酸的酯，并且与通常指代(甲基)丙烯酸酯聚合物的“聚(甲基)丙烯酸酯”相对比，“多(甲基)丙烯酸酯”是指包含不止一个(甲基)丙烯酸酯基团的分子。最常见的是，多(甲基)丙烯酸酯为二(甲基)丙烯酸酯，但是也可以考虑采用三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯等等。低聚氨基甲酸酯多(甲基)丙烯酸酯可商购获得，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫塞斯·M·大卫，余大华，安德鲁·K·哈策尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：