CN107153230B - 基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，包括以下步骤：硅模具的制造：在清洗干净的硅片表面溅射一层金属薄膜A，然后涂胶、曝光、显影、腐蚀金属薄膜A、干法刻蚀硅制备硅模具A；按照同样的步骤，制备模具B；翻模制备柔性磁性聚合物栅线；反射面的制造：将配置好的聚合物混合物涂覆在模具B表面，再施加一个衬底，加热固化聚合物，脱模得到柔性聚合物栅线，在柔性聚合物栅线表面溅射沉积厚度为20~300nm金属薄膜C得到反射面；利用磁场调控反射面的转移，实现闪耀光栅闪耀角的调控。本发明利用磁场精确调控闪耀光栅的闪耀角；本发明具备可精确调控闪耀角、响应快、成本低等优点。

Description

基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法

技术领域

本发明涉及闪耀光栅的制作技术领域，特别是涉及一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法。

背景技术

衍射效率是基本光学元件光栅的重要性能指标之一。闪耀光栅可有效提高衍射效率，它是一种具有锯齿状槽型的周期性结构的光栅。

目前闪耀光栅的主要制造方法包括机械刻划法、全息干涉法、激光、电子束、离子束、湿法腐蚀等。

机械刻划法是用刻刀在软质材料上进行挤压、抛光形成槽型的方法。刻划机对工作条件有很高要求，刀具容易损坏，成槽质量差，衍射效率不理想；

全息干涉法是利用两束同偏振方向的相干光以一定夹角入射到光刻胶表面，由于两束光发生干涉，会在光刻胶内部形成倾斜的潜像分布，显影后获得闪耀槽型。存在槽形差，难以精确控制闪耀角等不足。

激光直写技术是通过计算机将图形文件直接转化为控制激光扫描路径，并利用计算机操控聚焦短波激光在光刻胶上曝光形成图形。电子束曝光是利用高能电子束流轰击照射光刻胶，用若干个台阶近似光栅闪耀面，依据台阶高度选择曝光剂量，显影后得到闪耀槽形。聚焦离子束刻蚀技术是用离子束直接加工材料表面获取闪耀光栅槽形。这三种方法设备复杂、成本高、制造周期长、难以实现大面积制作。

湿法腐蚀是基于晶体腐蚀的各向异性，利用不同晶面在溶液中腐蚀速率不同的属性制造三角槽形，晶体的切割角度决定闪耀角的大小。存在槽型顶部易被腐蚀成平台，衍射效率不理想等问题。

可见，目前闪耀光栅制备成本高、槽型差、闪耀角难以精确控制等，且闪耀光栅制造完成后对应一个不变的闪耀角，闪耀角无法调控。因此，需要寻求一种新的制造闪耀光栅的方法来解决目前存在的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，制备的闪耀光栅闪耀角可以调控，那就相当于多套闪耀光栅，将会很大程度解决目前制造方法中存在的一系列问题；本发明具有可精确调控闪耀角、响应快、成本低等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，包括以下步骤：

（1）硅模具的制造：在清洗干净的硅片表面溅射一层金属薄膜A，然后涂胶、曝光、显影、腐蚀金属薄膜A、干法刻蚀硅制备硅模具A；按照同样的步骤，制备模具B；

（2）翻模制备柔性磁性聚合物栅线：将磁性颗粒、聚合物和固化剂混合均匀得到磁性聚合物混合物，将聚合物和固化剂混合均匀得到聚合物混合物，将磁性聚合物混合物涂覆在硅模具A表面，磁性聚合物混合物填充后，在硅模具A正下方放置永磁铁，在磁场的作用下，磁性聚合物混合物中的磁性颗粒会向永磁铁的方向移动，致使磁性颗粒富集在硅模具A槽的底端，去除硅模具A表面剩余的磁性聚合物混合物，然后继续涂覆一层聚合物混合物，再施加一个衬底，加热固化聚合物，脱模得到柔性磁性聚合物栅线；

（3）反射面的制造：将配置好的聚合物混合物涂覆在模具B表面，再施加一个衬底，加热固化聚合物，脱模得到柔性聚合物栅线，在柔性聚合物栅线表面溅射沉积厚度为20~300nm金属薄膜C得到反射面；

（4）反射面的转移：利用电子微接触印刷技术实现反射面的转移；

（5）利用磁场调控闪耀角：柔性磁性聚合物栅线在磁场作用下会发生弯曲，同时附着在其端部的反射面也会随之移动，从而实现闪耀角的调控。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中的硅模具A周期为a、槽宽为b，模具B周期为c、槽宽为c-d，需要满足关系式：b＞0，d＞0，a=c。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中的金属薄膜A为铬薄膜。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中在≤1.5e-5T高真空环境下，利用磁控溅射机溅射沉积厚度为200~300nm的金属薄膜A；溅射参数：电流0.3~0.5A，氩气流量20~25sccm

在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中涂胶、曝光和显影的具体步骤为：使用旋涂方式匀胶，转速为1000~3000转/分钟，得到0.9~1.2μm厚度的EPG533正性光刻胶，在热板上90~95℃烘干10~15min；使用掩膜版，利用紫外曝光机曝光5~11s，曝光后100~105℃中烘10~15min；质量百分比浓度为5~10‰氢氧化钠溶液常温显影20~50s，去离子水清洗，纯氮吹干。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中腐蚀金属薄膜A的具体步骤为：利用硝酸铈铵溶液腐蚀金属薄膜A，硝酸铈铵溶液中各物质的质量配比为：硝酸铈铵：冰乙酸：去离子水=10:1:50~10:1:100，时间25~60s，去离子水清洗，纯氮吹干，在110~120℃烘5~10min。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中的磁性颗粒为Fe₃O₄颗粒、Co颗粒、Fe颗粒或Ni颗粒。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中聚合物为PDMS聚合物，聚合物和固化剂的质量比为5:1~10:1。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（3）中金属薄膜C为金薄膜、银薄膜、铂薄膜、钯薄膜或铜薄膜。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（5）中闪耀角的调控，通过施加匀强磁场操控柔性磁性聚合物栅线弯曲，同时附着在其端部的反射面也会随之移动，从而实现闪耀角的调控。

本发明的有益效果是：本发明利用磁场精确调控闪耀光栅的闪耀角；基于聚合物和磁性颗粒制备柔性磁性聚合物栅线；通过电子微接触印刷技术实现反射面转移到柔性磁性聚合物栅线表面上；通过施加磁场改变柔性磁性聚合物栅线的弯曲程度实现闪耀角α的精确调控，闪耀角变化范围为0＜α＜π/2；本发明具备可精确调控闪耀角、响应快、成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是硅模具的制造工艺流程图中清洗硅基底至干法刻蚀硅的工艺流程；

图2是硅模具的制造工艺流程图中C₄F₈等离子体清洗硅模具A 至制备模具B的工艺流程；

图3是翻模制备柔性磁性聚合物栅线的制备工艺流程图；

图4是反射面的制造工艺流程图；

图5是反射面的转移示意图；

图6是利用磁场调控闪耀角示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图6，实施例1

1、如图1、图2所示，是硅模具的制造工艺流程图，具体步骤如下：

（1）使用体积比3:1的浓硫酸和过氧化氢混合溶液在80℃浸泡样品单晶硅片1，时间30min，然后在常温下用超纯水超声清洗5min，使用纯氮吹干，在150℃烘60min；最后，利用等离子清洗机清洗样品20min，目的是去除硅表面的残留物质；

（2）在≤1.5e-5T高真空环境下，利用磁控溅射机溅射沉积厚度为200nm的铬薄膜2；溅射参数：电流0.3A，氩气流量20sccm；

（3）使用旋涂方式匀胶，转速为1000转/分钟，得到0.9μm厚度的EPG533正性光刻胶3，在热板上95℃烘干10min；

（4）使用掩膜版4，利用紫外曝光机曝光5s，曝光后100℃中烘15min；质量百分比浓度为5‰氢氧化钠溶液常温显影50s，去离子水清洗，纯氮吹干；

（5）利用硝酸铈铵溶液腐蚀铬薄膜2，硝酸铈铵溶液中各物质的质量配比为：硝酸铈铵：冰乙酸：去离子水=10:1:50，时间25s，去离子水清洗，纯氮吹干，在110℃烘10min；

（6）保留下的光刻胶和铬薄膜2作为掩蔽层，利用深干法刻蚀机刻蚀单晶硅片1，刻蚀深度为20μm；

（7）利用丙酮去除光刻胶，利用硝酸铈铵溶液去除残留铬薄膜2，清洗烘干硅模具A5；

（8）硅模具A 5的超疏水处理：使用C₄F₈等离子体清洗硅模具A 5，使其表面呈现超疏水界面；

（9）按照同样的步骤，制备模具B6；硅模具A周期为a、槽宽为b，模具B周期为c、槽宽为c-d，需要满足关系式：b＞0，d＞0，a=c。

2、如图3所示，翻模制备柔性磁性聚合物栅线，具体步骤如下：

（1）将5g Fe₃O₄颗粒添加到PDMS聚合物和固化剂的混合物中，PDMS聚合物和固化剂的质量比为5:1，常温搅拌10min，使其充分混合后，在真空腔室保持15min，去除PDMS聚合物中的气泡，得到混合完全的磁性聚合物混合物7；配置PDMS聚合物和固化剂的质量比为5:1的聚合物混合物10；然后将磁性聚合物混合物7涂覆在硅模具A5表面，在真空环境下确保磁性聚合物混合物7完全注入硅模具A5中的槽型，PDMS为聚二甲基硅氧烷的缩写；

（2）在硅模具A5正下方放置一个永磁铁8，在磁场的作用下，PDMS聚合物中的磁性颗粒会向永磁铁的方向移动，致使磁性颗粒富集在硅模具A5槽的底端9；

（3）刮除硅模具A5表面多余的磁性聚合物混合物7，将已配置的聚合物混合物10涂覆在其表面，在压力的作用下添加一个第一玻璃衬底11；在65℃下保持4小时，确保磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10完全固化；

（4）磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10冷却至室温，分离硅模具A5和已经固化的磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10形成的栅线结构，得到柔性磁性聚合物栅线；

（5）在柔性磁性聚合物栅线表面喷涂一层PMMA试剂12，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯的缩写，PMMA试剂12采用的溶剂为甲苯，质量百分比浓度为5%，在真空炉中90℃下保持8小时。

3、如图4所示，反射面的制造，具体步骤如下：

（1）将配置好的聚合物混合物10涂覆在模具B6表面，在真空环境下确保聚合物混合物10完全注入模具B6中的槽型；

（2）在聚合物混合物10表面放置一个第二玻璃衬底13，在压力作用下，第二玻璃衬底13和模具B6的上表面接触，去除周围多余的聚合物混合物10；在65℃下保持4小时，确保聚合物混合物10完全固化；

（3）等聚合物混合物10冷却至室温，分离模具B6和已经固化的聚合物混合物10形成的栅线结构，得到柔性聚合物栅线；

（4）在≤1.5e-5T高真空环境下，利用磁控溅射机在柔性聚合物栅线表面溅射厚度为100nm的铜金属薄膜；溅射参数：电流0.25A，氩气流量20sccm；得到反射面14。

4、如图5所示，反射面的转移，利用电子微接触印刷技术实现反射面的转移，具体步骤如下：

（1）将图2中的涂覆有PMMA试剂的柔性磁性聚合物栅线放置在下方，将图3中的具有反射面的柔性聚合物栅线放置在上方，用导线连接具有反射面的柔性聚合物栅线和涂覆有PMMA试剂的柔性磁性聚合物栅线的导电电极，施加5~30V交流电压15，实现反射面14转移到柔性磁性聚合物栅线表面上；

（2）使用氯苯去除PMMA试剂，清洗烘干，完成反射面14的转移。

5、如图6所示，利用磁场调控闪耀角，具体步骤如下：

柔性磁性聚合物栅线在第一磁铁16、第二磁铁17形成的匀强磁场作用下会发生弯曲，同时附着在其端部的反射面14也会随之移动，从而实现闪耀角α的调控，闪耀角变化范围为0＜α＜π/2，通过改变磁场强度或改变磁铁与柔性磁性聚合物栅线之间的距离实现柔性磁性聚合物栅线的弯曲角度，从而达到操控闪耀光栅闪耀角的目的。

请参阅图1至图6，实施例2

1、如图1、图2所示，是硅模具的制造工艺流程图，具体步骤如下：

（1）使用体积比4:1的浓硫酸和过氧化氢混合溶液在85℃浸泡样品单晶硅片1，时间25min，然后在常温下用超纯水超声清洗7min，使用纯氮吹干，在200℃烘40min；最后，利用等离子清洗机清洗样品15min，目的是去除硅表面的残留物质；

（2）在≤1.5e-5T高真空环境下，利用磁控溅射机溅射沉积厚度为250nm的铬薄膜2；溅射参数：电流0.4A，氩气流量22sccm；

（3）使用旋涂方式匀胶，转速为2000转/分钟，得到1.1μm厚度的EPG533正性光刻胶3，在热板上92℃烘干13min；

（4）使用掩膜版4，利用紫外曝光机曝光8s，曝光后103℃中烘12min；质量百分比浓度为7‰氢氧化钠溶液常温显影35s，去离子水清洗，纯氮吹干；

（5）利用硝酸铈铵溶液腐蚀铬薄膜2，硝酸铈铵溶液中各物质的质量配比为：硝酸铈铵：冰乙酸：去离子水=10:1:75，时间40s，去离子水清洗，纯氮吹干，在115℃烘8min；

（6）保留下的光刻胶和铬薄膜2作为掩蔽层，利用深干法刻蚀机刻蚀单晶硅片1，刻蚀深度为35μm；

（7）利用丙酮去除光刻胶，利用硝酸铈铵溶液去除残留铬薄膜2，清洗烘干硅模具A5；

（8）硅模具A5的超疏水处理：使用C₄F₈等离子体清洗硅模具A5，使其表面呈现超疏水界面；

（9）按照同样的步骤，制备模具B6；硅模具A周期为a、槽宽为b，模具B周期为c、槽宽为c-d，需要满足关系式：b＞0，d＞0，a=c。

2、如图3所示，翻模制备柔性磁性聚合物栅线，具体步骤如下：

（1）将7g Fe₃O₄颗粒添加到PDMS聚合物和固化剂的混合物中，PDMS聚合物和固化剂的质量比为7:1，常温搅拌15min，使其充分混合后，在真空腔室保持18min，去除PDMS聚合物中的气泡，得到混合完全的磁性聚合物混合物7；配置PDMS聚合物和固化剂的质量比为7:1的聚合物混合物10；然后将磁性聚合物混合物7涂覆在硅模具A5表面，在真空环境下确保磁性聚合物混合物7完全注入硅模具A5中的槽型，PDMS为聚二甲基硅氧烷的缩写；

（2）在硅模具A5正下方放置一个永磁铁8，在磁场的作用下，PDMS聚合物中的磁性颗粒会向永磁铁的方向移动，致使磁性颗粒富集在硅模具A5槽的底端9；

（3）刮除硅模具A5表面多余的磁性聚合物混合物7，将已配置的聚合物混合物10涂覆在其表面，在压力的作用下添加一个第一玻璃衬底11；在82℃下保持2小时，确保磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10完全固化；

（4）磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10冷却至室温，分离硅模具A5和已经固化的磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10形成的栅线结构，得到柔性磁性聚合物栅线；

（5）在柔性磁性聚合物栅线表面喷涂一层PMMA试剂12，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯的缩写，PMMA试剂12采用的溶剂为甲苯，质量百分比浓度为17%，在真空炉中120℃下保持6小时。

3、如图4所示，反射面的制造，具体步骤如下：

（1）将配置好的聚合物混合物10涂覆在模具B6表面，在真空环境下确保聚合物混合物10完全注入模具B6中的槽型；

（2）在聚合物混合物10表面放置一个第二玻璃衬底13，在压力作用下，第二玻璃衬底13和模具B6的上表面接触，去除周围多余的聚合物混合物10；在82℃下保持2小时，确保聚合物混合物10完全固化；

（3）等聚合物混合物10冷却至室温，分离模具B6和已经固化的聚合物混合物10形成的栅线结构，得到柔性聚合物栅线；

（4）在≤1.5e-5T高真空环境下，利用磁控溅射机在柔性聚合物栅线表面溅射厚度为150nm的铂金属薄膜；溅射参数：电流0.37A，氩气流量22sccm；得到反射面14。

4、如图5所示，反射面的转移，利用电子微接触印刷技术实现反射面的转移，具体步骤如下：

（1）将图2中的涂覆有PMMA试剂的柔性磁性聚合物栅线放置在下方，将图3中的具有反射面的柔性聚合物栅线放置在上方，用导线连接具有反射面的柔性聚合物栅线和涂覆有PMMA试剂的柔性磁性聚合物栅线的导电电极，施加5~30V交流电压15，实现反射面14转移到柔性磁性聚合物栅线表面上；

（2）使用氯苯去除PMMA试剂，清洗烘干，完成反射面14的转移。

5、如图6所示，利用磁场调控闪耀角，具体步骤如下：

柔性磁性聚合物栅线在第一磁铁16、第二磁铁17形成的匀强磁场作用下会发生弯曲，同时附着在其端部的反射面14也会随之移动，从而实现闪耀角α的调控，闪耀角变化范围为0＜α＜π/2，通过改变磁场强度或改变磁铁与柔性磁性聚合物栅线之间的距离实现柔性磁性聚合物栅线的弯曲角度，从而达到操控闪耀光栅闪耀角的目的。

请参阅图1至图6，实施例3

1、如图1、图2所示，是硅模具的制造工艺流程图，具体步骤如下：

（1）使用体积比5:1的浓硫酸和过氧化氢混合溶液在90℃浸泡样品单晶硅片1，时间20min，然后在常温下用超纯水超声清洗10min，使用纯氮吹干，在250℃烘25min；最后，利用等离子清洗机清洗样品10min，目的是去除硅表面的残留物质；

（2）在≤1.5e-5T高真空环境下，利用磁控溅射机溅射沉积厚度为300nm的铬薄膜2；溅射参数：电流0.5A，氩气流量25sccm；

（3）使用旋涂方式匀胶，转速为3000转/分钟，得到1.2μm厚度的EPG533正性光刻胶3，在热板上90℃烘干15min；

（4）使用掩膜版4，利用紫外曝光机曝光11s，曝光后105℃中烘10min；质量百分比浓度为10‰氢氧化钠溶液常温显影20s，去离子水清洗，纯氮吹干；

（5）利用硝酸铈铵溶液腐蚀铬薄膜2，硝酸铈铵溶液中各物质的质量配比为：硝酸铈铵：冰乙酸：去离子水=10:1:100，时间60s，去离子水清洗，纯氮吹干，在120℃烘5min；

（6）保留下的光刻胶和铬薄膜2作为掩蔽层，利用深干法刻蚀机刻蚀单晶硅片1，刻蚀深度为50μm；

（7）利用丙酮去除光刻胶，利用硝酸铈铵溶液去除残留铬薄膜2，清洗烘干硅模具A5；

（8）硅模具A5的超疏水处理：使用C₄F₈等离子体清洗硅模具A5，使其表面呈现超疏水界面；

（9）按照同样的步骤，制备模具B6；硅模具A周期为a、槽宽为b，模具B周期为c、槽宽为c-d，需要满足关系式：b＞0，d＞0，a=c。

2、如图3所示，翻模制备柔性磁性聚合物栅线，具体步骤如下：

（1）将10g Fe₃O₄颗粒添加到PDMS聚合物和固化剂的混合物中，PDMS聚合物和固化剂的质量比为10:1，常温搅拌10~20min，使其充分混合后，在真空腔室保持20min，去除PDMS聚合物中的气泡，得到混合完全的磁性聚合物混合物7；同理，配置PDMS聚合物和固化剂的质量比为10:1的聚合物混合物10；然后将磁性聚合物混合物7涂覆在硅模具A5表面，在真空环境下确保磁性聚合物混合物7完全注入硅模具A5中的槽型，PDMS为聚二甲基硅氧烷的缩写；

（2）在硅模具A5正下方放置一个永磁铁8，在磁场的作用下，PDMS聚合物中的磁性颗粒会向永磁铁的方向移动，致使磁性颗粒富集在硅模具A5槽的底端9；

（3）刮除硅模具A5表面多余的磁性聚合物混合物7，将已配置的聚合物混合物10涂覆在其表面，在压力的作用下添加一个第一玻璃衬底11；在100℃下保持0.5小时，确保磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10完全固化；

（4）磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10冷却至室温，分离硅模具A5和已经固化的磁性聚合物混合物7和聚合物混合物10形成的栅线结构，得到柔性磁性聚合物栅线；

（5）在柔性磁性聚合物栅线表面喷涂一层PMMA试剂12，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯的缩写，PMMA试剂12采用的溶剂为甲苯，质量百分比浓度为30%，在真空炉中150℃下保持4小时。

3、如图4所示，反射面的制造，具体步骤如下：

（1）将配置好的聚合物混合物10涂覆在模具B6表面，在真空环境下确保聚合物混合物10完全注入模具B6中的槽型；

（2）在聚合物混合物10表面放置一个第二玻璃衬底13，在压力作用下，第二玻璃衬底13和模具B6的上表面接触，去除周围多余的聚合物混合物10；在100℃下保持0.5小时，确保聚合物混合物10完全固化；

（3）等聚合物混合物10冷却至室温，分离模具B6和已经固化的聚合物混合物10形成的栅线结构，得到柔性聚合物栅线；

（4）在≤1.5e-5T高真空环境下，利用磁控溅射机在柔性聚合物栅线表面溅射厚度为200nm的银金属薄膜；溅射参数：电流0.5A，氩气流量25sccm；得到反射面14。

4、如图5所示，反射面的转移，利用电子微接触印刷技术实现反射面的转移，具体步骤如下：

（1）将图2中的涂覆有PMMA试剂的柔性磁性聚合物栅线放置在下方，将图3中的具有反射面的柔性聚合物栅线放置在上方，用导线连接具有反射面的柔性聚合物栅线和涂覆有PMMA试剂的柔性磁性聚合物栅线的导电电极，施加5~30V交流电压15，实现反射面14转移到柔性磁性聚合物栅线表面上；

（2）使用氯苯去除PMMA试剂，清洗烘干，完成反射面14的转移。

5、如图6所示，利用磁场调控闪耀角，具体步骤如下：

柔性磁性聚合物栅线在第一磁铁16、第二磁铁17形成的匀强磁场作用下会发生弯曲，同时附着在其端部的反射面14也会随之移动，从而实现闪耀角α的调控，闪耀角变化范围为0＜α＜π/2，通过改变磁场强度或改变磁铁与柔性磁性聚合物栅线之间的距离实现柔性磁性聚合物栅线的弯曲角度，从而达到操控闪耀光栅闪耀角的目的。

本发明利用磁场精确调控闪耀光栅的闪耀角；基于聚合物和磁性颗粒制备柔性磁性聚合物栅线；通过电子微接触印刷技术实现反射面转移到柔性磁性聚合物栅线表面上；通过施加磁场改变柔性磁性聚合物栅线的弯曲程度实现闪耀角α的精确调控，闪耀角变化范围为0＜α＜π/2；本发明具备可精确调控闪耀角、响应快、成本低等优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）硅模具的制造：在清洗干净的硅片表面溅射一层金属薄膜A，然后涂胶、曝光、显影、腐蚀金属薄膜A、干法刻蚀硅制备硅模具A；按照同样的步骤，制备模具B；

（2）翻模制备柔性磁性聚合物栅线：将磁性颗粒、聚合物和固化剂混合均匀得到磁性聚合物混合物，将聚合物和固化剂混合均匀得到聚合物混合物，将磁性聚合物混合物涂覆在硅模具A表面，磁性聚合物混合物填充后，在硅模具A正下方放置永磁铁，在磁场的作用下，磁性聚合物混合物中的磁性颗粒会向永磁铁的方向移动，致使磁性颗粒富集在硅模具A槽的底端，去除硅模具A表面剩余的磁性聚合物混合物，然后继续涂覆一层聚合物混合物，再施加一个衬底，加热固化聚合物，脱模得到柔性磁性聚合物栅线；

（3）反射面的制造：将配置好的聚合物混合物涂覆在模具B表面，再施加一个衬底，加热固化聚合物，脱模得到柔性聚合物栅线，在柔性聚合物栅线表面溅射沉积厚度为20~300nm金属薄膜C得到反射面；

（4）反射面的转移：利用电子微接触印刷技术实现反射面的转移；

（5）利用磁场调控闪耀角：柔性磁性聚合物栅线在磁场作用下会发生弯曲，同时附着在其端部的反射面也会随之移动，从而实现闪耀角的调控。

2.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（1）中的硅模具A周期为a、槽宽为b，模具B周期为c、槽宽为c-d，需要满足关系式：b＞0，d＞0，a=c。

3.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（1）中的金属薄膜A为铬薄膜。

4.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（1）中在≤1.5e-5T高真空环境下，利用磁控溅射机溅射沉积厚度为200~300nm的金属薄膜A；溅射参数：电流0.3~0.5A，氩气流量20~25sccm。

5.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（1）中涂胶、曝光和显影的具体步骤为：使用旋涂方式匀胶，转速为1000~3000转/分钟，得到0.9~1.2μm厚度的EPG533正性光刻胶，在热板上90~95℃烘干10~15min；使用掩膜版，利用紫外曝光机曝光5~11s，曝光后100~105℃中烘10~15min；质量百分比浓度为5~10‰氢氧化钠溶液常温显影20~50s，去离子水清洗，纯氮吹干。

6.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（1）中腐蚀金属薄膜A的具体步骤为：利用硝酸铈铵溶液腐蚀金属薄膜A，硝酸铈铵溶液中各物质的质量配比为：硝酸铈铵：冰乙酸：去离子水=10:1:50~10:1:100，时间25~60s，去离子水清洗，纯氮吹干，在110~120℃烘5~10min。

7.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（2）中的磁性颗粒为Fe₃O₄颗粒、Co颗粒、Fe颗粒或Ni颗粒。

8.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（2）中聚合物为PDMS聚合物，聚合物和固化剂的质量比为5:1~10:1。

9.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（3）中金属薄膜C为金薄膜、银薄膜、铂薄膜、钯薄膜或铜薄膜。

10.根据权利要求1所述的基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法，其特征在于，步骤（5）中闪耀角的调控，通过施加匀强磁场操控柔性磁性聚合物栅线弯曲，同时附着在其端部的反射面也会随之移动，从而实现闪耀角的调控。