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雙內(nèi)凹結(jié)構(gòu)表面可實(shí)現(xiàn)對(duì)低表面張力液體的穩(wěn)固超排斥

來(lái)源:哈工大鄭州研究院 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 瀏覽 1023 次 發(fā)布時(shí)間:2024-02-28

由于較低的表面張力,油滴很容易在固體表面鋪展?jié)櫇瘢瑥亩档驼麄€(gè)體系的界面自由能,因此,實(shí)現(xiàn)低表面扎張力的超排斥相對(duì)來(lái)說(shuō)比較困難。為了實(shí)現(xiàn)低表面張力油的超排斥,目前有相關(guān)研究人員提出了雙內(nèi)凹結(jié)構(gòu),通過(guò)雙內(nèi)凹結(jié)構(gòu)能夠有效鎖定固-液-氣三相接觸線,阻止液體沿著表面微結(jié)構(gòu)向下滑移,從而將液體支撐在微結(jié)構(gòu)空氣層上面而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同液體的有效排斥。


但是,現(xiàn)有技術(shù)中制備得到的雙內(nèi)凹結(jié)構(gòu)尺寸均在幾十微米以上,雖然能夠?qū)崿F(xiàn)低表面張力液體的超排斥,但這種排斥性極不穩(wěn)定,如空氣流動(dòng)或者液滴自身運(yùn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致液體塌陷并濕潤(rùn)固體表面。

一種制備更小尺寸雙內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的方法,提高對(duì)低表面張力液體的超排斥能力,提升穩(wěn)定性。


為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供一種微米雙內(nèi)凹結(jié)構(gòu)表面的制造方法,包括以下步驟:


步驟S1、在半導(dǎo)體材料的表面設(shè)置光刻膠層;其中,所述半導(dǎo)體材料包括上下設(shè)置的硅層和二氧化硅層,所述光刻膠層設(shè)置在所述二氧化硅層遠(yuǎn)離所述硅層一側(cè)的表面上;


步驟S2、對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行第一刻蝕,使預(yù)設(shè)微圖案轉(zhuǎn)移至光刻膠層上,得到光刻膠掩模板;其中,所述預(yù)設(shè)微圖案為圓孔陣列結(jié)構(gòu),所述圓孔陣列結(jié)構(gòu)中相鄰圓孔的間距相同;


步驟S3、根據(jù)所述光刻膠掩模板,對(duì)所述二氧化硅層進(jìn)行第二刻蝕,在所述二氧化硅層上與所述預(yù)設(shè)微圖案對(duì)應(yīng)位置形成第一圓柱孔陣列,所述第一圓柱孔陣列中包括多個(gè)周期性陣列的第一圓柱孔,得到第一刻蝕半導(dǎo)體材料;


步驟S4、在所述二氧化硅層中所述預(yù)設(shè)微圖案的對(duì)應(yīng)區(qū)域,沿所述第一圓柱孔的軸向?qū)λ龉鑼舆M(jìn)行第三刻蝕,在所述硅層中形成與所述第一圓柱孔對(duì)應(yīng)的第二圓柱孔,然后去除所述光刻膠掩膜板,得到第二刻蝕半導(dǎo)體材料;


步驟S5、在所述第二刻蝕半導(dǎo)體材料中具有所述二氧化硅層的一側(cè)沉積二氧化硅,形成沉積二氧化硅層,然后通過(guò)刻蝕去除位于所述第二圓柱孔底部的所述沉積二氧化硅層,得到第三刻蝕半導(dǎo)體材料;


步驟S6、采用深反應(yīng)離子刻蝕機(jī)的Bosch工藝,對(duì)所述第二圓柱孔中的所述硅層進(jìn)行各向異性刻蝕,得到第四刻蝕半導(dǎo)體材料;

步驟S7、繼續(xù)對(duì)所述第二圓柱孔中所述硅層進(jìn)行各向同性刻蝕,在所述半導(dǎo)體材料上形成了微米雙內(nèi)凹結(jié)構(gòu)表面。


綜上所述,本發(fā)明實(shí)施例能夠在材料表面通過(guò)微加工的方式制備了特征尺寸在10微米以下的雙內(nèi)凹結(jié)構(gòu)表面,所制備表面具有較大的突破壓和界面穩(wěn)固因子,可實(shí)現(xiàn)對(duì)低表面張力液體的穩(wěn)固超排斥。


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