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雙內凹結構表麵可實現對低表麵張力液體的穩固超排斥
來源:哈工大鄭州研究院 哈爾濱工業大學 瀏覽 871 次 發布時間:2024-02-28
由於較低的表麵張力,油滴很容易在固體表麵鋪展潤濕,從而降低整個體係的界麵自由能,因此,實現低表麵紮張力的超排斥相對來說比較困難。為了實現低表麵張力油的超排斥,目前有相關研究人員提出了雙內凹結構,通過雙內凹結構能夠有效鎖定固-液-氣三相接觸線,阻止液體沿著表麵微結構向下滑移,從而將液體支撐在微結構空氣層上麵而實現對不同液體的有效排斥。
但是,現有技術中製備得到的雙內凹結構尺寸均在幾十微米以上,雖然能夠實現低表麵張力液體的超排斥,但這種排斥性極不穩定,如空氣流動或者液滴自身運動都會導致液體塌陷並濕潤固體表麵。
一種製備更小尺寸雙內凹結構的方法,提高對低表麵張力液體的超排斥能力,提升穩定性。
為解決上述問題,本發明提供一種微米雙內凹結構表麵的製造方法,包括以下步驟:
步驟S1、在半導體材料的表麵設置光刻膠層;其中,所述半導體材料包括上下設置的矽層和二氧化矽層,所述光刻膠層設置在所述二氧化矽層遠離所述矽層一側的表麵上;
步驟S2、對所述光刻膠層進行第一刻蝕,使預設微圖案轉移至光刻膠層上,得到光刻膠掩模板;其中,所述預設微圖案為圓孔陣列結構,所述圓孔陣列結構中相鄰圓孔的間距相同;
步驟S3、根據所述光刻膠掩模板,對所述二氧化矽層進行第二刻蝕,在所述二氧化矽層上與所述預設微圖案對應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周期性陣列的第一圓柱孔,得到第一刻蝕半導體材料;
步驟S4、在所述二氧化矽層中所述預設微圖案的對應區域,沿所述第一圓柱孔的軸向對所述矽層進行第三刻蝕,在所述矽層中形成與所述第一圓柱孔對應的第二圓柱孔,然後去除所述光刻膠掩膜板,得到第二刻蝕半導體材料;
步驟S5、在所述第二刻蝕半導體材料中具有所述二氧化矽層的一側沉積二氧化矽,形成沉積二氧化矽層,然後通過刻蝕去除位於所述第二圓柱孔底部的所述沉積二氧化矽層,得到第三刻蝕半導體材料;
步驟S6、采用深反應離子刻蝕機的Bosch工藝,對所述第二圓柱孔中的所述矽層進行各向異性刻蝕,得到第四刻蝕半導體材料;
步驟S7、繼續對所述第二圓柱孔中所述矽層進行各向同性刻蝕,在所述半導體材料上形成了微米雙內凹結構表麵。
綜上所述,本發明實施例能夠在材料表麵通過微加工的方式製備了特征尺寸在10微米以下的雙內凹結構表麵,所製備表麵具有較大的突破壓和界麵穩固因子,可實現對低表麵張力液體的穩固超排斥。