邊界效應控制微納嵌套褶皺形貌工藝研究.pdf

1、傳統(tǒng)微納制造多采用光刻，刻蝕等加工微納結構，這些加工方法一般成本較高，工藝復雜，難以形成規(guī)?；苽?。薄膜/基底結構受到壓縮應力時會發(fā)生失穩(wěn)，當應變量接近臨界值時結構會發(fā)生屈曲，在薄膜的表面形成褶皺。研究人員通過控制工藝參數(shù)，能夠改變褶皺的波長幅值等形貌參數(shù)，使褶皺達到微納結構。這種工藝一般采用簡單的物理變形，得到微納結構。具有結構可控，工藝成本較低，能夠大規(guī)模制備等特點。在仿生研究，柔性電子等領域廣泛應用。
　　本文采用兩種方式產

2、生應力應變來制備形貌可控的納米尺度褶皺：預拉伸法和熱膨脹法。將嵌套褶皺和邊界效應理論相結合，研究分析規(guī)則嵌套褶皺的形貌以及尺寸參數(shù)。為微納加工工藝提供了新的手段和思路。具體研究內容包括：
　　首先，采用預拉伸產生應力應變的方法，單向拉伸聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）彈性基底，并在基底表面通過等離子氧化生成一層硬質的氧化薄膜，釋放應力得到了微納褶皺結構。采用這種工藝方式得到的褶皺為有序正弦波結構

3、，且方向垂直于單向拉伸方向。通過改變工藝參數(shù)中的氧化時間和單向拉伸量，研究了褶皺參數(shù)中的波長和幅值與其關系。
　　其次，利用熱膨脹方式產生應力應變，以PDMS材料作為彈性基底，磁控濺射工藝在彈性基底上沉積一層銅膜。濺射過程中采用硅掩膜板控制銅膜的沉積區(qū)域，在基底表面得到窄帶條紋形貌的銅膜。冷卻釋放應力后得到了分層嵌套褶皺，且嵌套褶皺分為兩層，包含形貌呈規(guī)則正弦波的微米褶皺和形貌不規(guī)則的迷宮型納米褶皺。
　　最后，分析分層嵌套