[01398032]大面积纳米压印技术、装备与应用

微纳制造技术是支撑新一代信息技术产业、新能源、新材料、生物医疗、微纳科技等战略性新兴产业发展的基础和关键。微纳结构制造（微纳米图形化）是微纳制造技术的核心,尤其是高效、低成本批量化制造大面积微纳结构的工艺和装备是实现微纳器件和产品（如诸如光子晶体LED、纳米图形化蓝宝石衬底、晶圆级微纳光学器件、高效太阳能电池板、新一代高清平板显示、抗反射和自清洁玻璃、柔性电子等）从实验室走向大规模工业化应用根基。大面积微纳结构的规模化制造有着巨大的产业需求,但是如何实现大面积微纳结构低成本、大规模可重复性地制造是一项国际公认的难题,也是当前亟待突破的技术瓶颈问题。 在“纳米制造的基础研究”重大研究计划等项目支持下,经过多年的研究和技术攻关,在大面积纳米压印工艺、装备和工业化应用等方面取得多项创新性成果,实现了高效、低成本规模化制造大面积微纳米结构,解决了非平整衬底、易碎衬底大面积纳米图形化难题,满足了高亮度LEDs、量子点器件、高效太阳能电池板等的重大产业需求。取得的主要创新成果： （1）发明了大尺寸整片晶圆纳米压印新工艺,研发了具有自主知识产权的国内首台4英寸整片晶圆纳米压印光刻机,实现了4英寸整片晶圆纳米压印,提高了压印图形的质量和精度。与现有压印工艺相比,压印效率提高2倍。发明了一种用于蓝宝石衬底图形化的纳米压印方法,实现4 英寸以上大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石低成本、高效和规模化制造。 （2）发明了一种适用于非平整衬底晶圆级纳米压印的装置和方法,并结合提出的一种三层结构复合软模具,实现了在非平整（弯曲、翘曲或者台阶）或曲面或者易碎衬底效、低成本制造出大面积、高深宽比微纳米结构。解决了非平整、易碎衬底制造大面积复杂三维微纳结构难题。突破了制约LED纳米图形化、微纳光学器件（ 如光学透镜、衍射光学元件等）、蝶式太阳能聚光器、复眼影像感测器、量子点器件规模化制造的技术瓶颈。 （3）发明了一种基于软紫外纳米压印和MOCVD批量化制造大面积、高度均匀有序量子点阵列的方法,实现了高效、低成本和批量化制造大面积高度均匀有序量子点阵列。提出了一种大面积完美量子点及其阵列制造方法,解决目前使用现有的S-K 模式直接自组装生长量子点和采用图形化衬底生长量子点均难以实现大面积完美量子点及其阵列的制造的问题。满足了高性能量子点激光器、量子点太阳能电池、单光子发射器、量子点LED 和量子点存储器等规模化制造的产业需求。 （4）发明了一种大面积逆辊压印方法,开发了卷对卷压印系统以及深亚微米三维滚压模具,解决了柔性衬底大面积微纳结构高效连续批量化制造,实现了柔性基宏电子（诸如大幅面柔性显示器、OLED、薄膜太阳能电池、智能蒙皮、电子纸等）、超长精密光栅等的低成本规模化制造。 本项目获美国发明专利1项,中国发明专利10项,实用新型专利4项,公开中国发明专利4项,出版纳米压印英文学术著作3部,发表SCI/EI收录论文22篇。开发了国内首台具有自主知识产权的整片晶圆纳米压印光刻机,打破国外垄断。项目研究成果已经应用在高亮度LED等产业领域,产生了显著的社会效益和经济效益。实现了高端纳米压印装备自主创新,大面积微纳米结构高效、低成本规模化制造,解决了非平整衬底、易碎衬底大面积纳米图形化难题。