高折射率压印组成物与材料及其制造工艺的制作方法

高折射率压印组成物与材料及其制造工艺
1.背景
2.领域
3.本公开内容的多个实施方式一般涉及微电子处理，并且更具体地涉及对于纳米压印平板印刷术(nil)有用的压印组成物与材料及相关工艺。
4.相关技术描述
5.纳米粒子压印的纳米和微米图案化提供用于发展具有纳米尺度分辨率的基于纳米材料的电子装置、能量装置、传感器、和其他类型装置的机会。现行的压印材料含有有机(高指数聚合物(high index polymer))或者无机-有机混合材料(溶胶-凝胶)。大多数的压印材料具有低折射率(《1.7)，以及关于可见光区域中的光学透明性、光学分辨率、可处理性、压印特征的高收缩和成本效益的多个问题。
6.因此，需要改善的压印组成物与材料和相关工艺。


技术实现要素：

7.本公开内容的多个实施方式一般涉及对于纳米压印平板印刷术(nil)有用的压印组成物与材料和相关工艺。在一个或多个实施方式中，压印组成物含有一种或多种的纳米粒子、一个或多个溶剂、一个或多个表面配体、一个或多个添加剂、和一个或多个丙烯酸酯。
8.在一些实施方式中，压印组成物含有约0.5重量百分比(wt％)至约40wt％的纳米粒子、约50wt％至约90wt％的溶剂、约5wt％至约40wt％的表面配体、约0.01wt％至约5wt％的添加剂、和约0.1wt％至约10wt％的丙烯酸酯。在一些实例中，每个纳米粒子是没有涂层(coating)或外壳(shell)的裸粒子。在其他多个实例中，每个纳米粒子含有核心和一个或多个外壳。例如，核心可含有氧化钛、氧化铌、或氧化锆，而外壳可含有氧化硅、氧化锆、氧化铌、或前述物质的任何组合。核心与外壳可包括相同材料或不同材料。
9.在其他多个实施方式中，制备压印表面的方法包括在一个或多个基板上设置、涂布、或者放置压印组成物、使压印组成物接触具有图案的印模(stamp)、将压印组成物转变成压印材料、和从压印材料移除印模。
附图说明
10.通过通过参照多个实施方式，一些实施方式绘示在附图中，可获得简短总结于上的本发明的更具体的描述，使得本发明的上述特征的方式可被详细理解。然而，需注意到附图仅绘示示例性实施方式，且因而不被视为本发明的范围的限制，本发明可承认其他多个等效实施方式。
11.图1a-图1f描绘根据本文所说明与论述的一个或多个实施方式的通过在制备含有纳米粒子的纳米压印膜时的多个操作而被处理的工件的截面图。
12.图2描绘根据本文所说明与论述的一个或多个实施方式的光学装置的前视图。
13.为了易于理解，已尽可能使用相同的附图标记指代图式中共通的相同元件。可以料想一个或多个实施方式的元件和特征可有利地并入其他多个实施方式中。
具体实施方式
14.本公开内容的多个实施方式一般涉及对于纳米压印平板印刷术(nil)有用的压印组成物与压印材料。通过施加热和/或一种或多种辐射(诸如光或微波)，压印组成物可转变成压印材料。在一个或多个实施方式中，压印组成物含有一种或多种纳米粒子、一个或多个溶剂、一个或多个表面配体、一个或多个添加剂、和一个或多个丙烯酸酯。
15.每个纳米粒子(np)可以是单一粒子或裸粒子或可以是被涂布粒子，诸如含有设置围绕核心的一个或多个外壳的np。在一些实例中，纳米粒子可含有耦接至粒子的外表面的一种或多种的表面配体(例如，经配体np或稳定化np)。纳米粒子可具有一种或多种不同形状或几何图形，诸如球形、卵形、杆形、立方形、线形、圆柱形、矩形、或前述形状的组合。
16.纳米粒子或核心可具有尺寸或直径是约2nm、约5nm、约8nm、约10nm、约12nm、约15nm、约20nm、约25nm、约30nm、或约35nm至约40nm、约50nm、约60nm、约80nm、约100nm、约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约400nm、约500nm、或更大。例如，纳米粒子或核心可具有尺寸或直径是约2nm至约500nm、约2nm至约300nm、约2nm至约200nm、约2nm至约150nm、约2nm至约100nm、约2nm至约80nm、约2nm至约60nm、约2nm至约50nm、约2nm至约40nm、约2nm至约30nm、约2nm至约20nm、约2nm至约15nm、约2nm至约10nm、约10nm至约500nm、约10nm至约300nm、约10nm至约200nm、约10nm至约150nm、约10nm至约100nm、约10nm至约80nm、约10nm至约60nm、约10nm至约50nm、约10nm至约40nm、约10nm至约30nm、约10nm至约20nm、约10nm至约15nm、约50nm至约500nm、约50nm至约300nm、约50nm至约200nm、约50nm至约150nm、约50nm至约100nm、约50nm至约80nm、或约50nm至约60nm。
17.纳米粒子可以是或含有一个或多个金属氧化物、非金属氧化物、和/或钻石材料。纳米粒子可含有氧化铌、氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钽、氧化硅、钻石、或前述物质的任何组合。在一些实施方式中，若纳米粒子具有设置围绕核心的一个或多个外壳，核心与外壳可以是相同材料或不同材料。核心可含有一个或多个无机材料，而外壳可含有一个或多个有机材料和/或一个或多个无机材料。在一个或多个实施方式中，核心可含有氧化钛、氧化铌、或氧化锆，而外壳可含有氧化硅、氧化锆、氧化铌、或前述物质的任何组合。通常，核心与外壳含有不同材料。在一个或多个实例中，核心含有氧化钛而外壳含有氧化硅、氧化锆、氧化铌、或前述物质的任何组合。在其他多个实例中，核心含有氧化铌而外壳含有氧化硅、氧化锆、或前述物质的任何组合。在一些实例中，核心含有氧化锆而外壳含有氧化硅。
18.核心具有直径是约2nm、约3nm、约5nm、约8nm、约10nm、约15nm、约20nm、约30nm或约40nm至约50nm、约65nm、约80nm、约100nm、约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约400nm、约500nm、或更大。例如，核心具有直径是约2nm至约500nm、约5nm至约500nm、约10nm至约500nm、约20nm至约500nm、约50nm至约500nm、约100nm至约500nm、约150nm至约500nm、约200nm至约500nm、约300nm至约500nm、约2nm至约200nm、约5nm至约200nm、约10nm至约200nm、约20nm至约200nm、约50nm至约200nm、约100nm至约200nm、约150nm至约200nm、约2nm至约100nm、约5nm至约100nm、约10nm至约100nm、约20nm至约100nm、约50nm至约100nm、或约80nm至约100nm。
19.外壳具有厚度是约0.1nm、约0.2nm、约0.5nm、约0.8nm、约1nm、约1.5nm、约2nm、约5nm、约8nm、或约10nm至约12nm、约15nm、约18nm、约20nm、约30nm、约40nm、约50nm、约60nm、约80nm、约100nm、约150nm、或更大。例如，外壳具有厚度是约0.1nm至约150nm、约0.1nm至约
100nm、约0.1nm至约80nm、约0.1nm至约60nm、约0.1nm至约50nm、约0.1nm至约40nm、约0.1nm至约30nm、约0.1nm至约20nm、约0.1nm至约15nm、约0.1nm至约10nm、约0.1nm至约5nm、约0.1nm至约1nm、约0.5nm至约100nm、约0.5nm至约80nm、约0.5nm至约60nm、约0.5nm至约50nm、约0.5nm至约40nm、约0.5nm至约20nm、约0.5nm至约15nm、约0.5nm至约10nm、约0.5nm至约5nm、约0.5nm至约1nm、约1nm至约150nm、约1nm至约100nm、约1nm至约80nm、约1nm至约60nm、约1nm至约50nm、约1nm至约40nm、约1nm至约30nm、约1nm至约20nm、约1nm至约15nm、约1nm至约10nm、约1nm至约5nm、或约1nm至约3nm。
20.在一些实例中，核心具有直径是约2nm至约500nm且外壳具有厚度是约0.1nm至约100nm。在其他多个实例中，核心具有直径是约5nm至约200nm且外壳具有厚度是约0.5nm至约60nm。在一些实例中，核心具有直径是约10nm至约100nm且外壳具有厚度是约1nm至约15nm。
21.在一个或多个实施方式中，压印组成物含有纳米粒子的浓度是约0.1重量百分比(wt％)、约0.5wt％、约1wt％、约2wt％、约3wt％、约5wt％、约6wt％、约8wt％、或约10wt％至约12wt％、约15wt％、约18wt％、约20wt％、约22wt％、约24wt％、约25wt％、约28wt％、约30wt％、约32wt％、约35wt％、约38wt％、或约40wt％。例如，压印组成物含有纳米粒子的浓度是约0.1wt％至约40wt％、约0.5wt％至约40wt％、约0.5wt％至约35wt％、约0.5wt％至约32wt％、约0.5wt％至约30wt％、约0.5wt％至约28wt％、约0.5wt％至约25wt％、约0.5wt％至约22wt％、约0.5wt％至约20wt％、约0.5wt％至约18wt％、约0.5wt％至约15wt％、约0.5wt％至约12wt％、约0.5wt％至约10wt％、约0.5wt％至约8wt％、约0.5wt％至约6wt％、约0.5wt％至约5wt％、约0.5wt％至约4wt％、约0.5wt％至约3wt％、约0.5wt％至约2wt％、约0.5wt％至约1.5wt％、约0.5wt％至约1wt％、约2wt％至约40wt％、约2wt％至约35wt％、约2wt％至约32wt％、约2wt％至约30wt％、约2wt％至约28wt％、约2wt％至约25wt％、约2wt％至约22wt％、约2wt％至约20wt％、约2wt％至约18wt％、约2wt％至约15wt％、约2wt％至约12wt％、约2wt％至约10wt％、约2wt％至约8wt％、约2wt％至约6wt％、约2wt％至约5wt％、约2wt％至约4wt％、约2wt％至约3wt％、约5wt％至约40wt％、约5wt％至约35wt％、约5wt％至约32wt％、约5wt％至约30wt％、约5wt％至约28wt％、约5wt％至约25wt％、约5wt％至约22wt％、约5wt％至约20wt％、约5wt％至约18wt％、约5wt％至约15wt％、约5wt％至约12wt％、约5wt％至约10wt％、约5wt％至约8wt％、或约5wt％至约6wt％。
22.在其他多个实施方式中，压印组成物含有纳米粒子的浓度是约40wt％、约50wt％、约55wt％、约60wt％、约62wt％、或约65wt％至约68wt％、约70wt％、约75wt％、约80wt％、约85wt％、约88wt％、约90wt％、约92wt％、约93wt％、约94wt％、约95wt％、约96wt％、约97wt％、约98wt％、或更多。例如，压印组成物含有纳米粒子的浓度是约40wt％至约98wt％、约50wt％至约95wt％、约50wt％至约90wt％、约50wt％至约80wt％、约50wt％至约75wt％、约50wt％至约70wt％、约50wt％至约65wt％、约50wt％至约60wt％、约50wt％至约55wt％、约60wt％至约95wt％、约60wt％至约90wt％、约60wt％至约80wt％、约60wt％至约75wt％、约60wt％至约70wt％、约60wt％至约65wt％、约70wt％至约95wt％、约70wt％至约90wt％、约70wt％至约80wt％、或约70wt％至约75wt％。
23.表面配体可以是或包括一个或多个羧酸、一个或多个酯类、一个或多个胺类、一个或多个醇类、一个或多个硅烷、前述物质的盐类、前述物质的配合物、或前述物质的任何组合。示例性表面配体可以是或包括油酸(oleic acid)、硬脂酸(stearic acid)、丙酸
(propionic acid)、苯甲酸(benzoic acid)、棕榈酸(palmitic acid)、肉豆蔻酸(myristic acid)、甲胺(methylamine)、油胺(oleylamine)、丁胺(butylamine)、苯甲醇(benzyl alcohol)、油醇(oleyl alcohol)、丁醇(butanol)、辛醇(octanol)、十二醇(dodecanol)、正辛基三甲氧基硅烷(octyltrimethoxy silane)、正辛基三乙氧基硅烷(octyltriethoxy silane)、辛烯基三甲氧基硅烷(octenyltrimethoxy silane)、辛烯基三乙氧基硅烷(octenyltriethoxy silane)、3-(三甲氧基硅烷基)甲基丙烯酸丙酯(3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate)、丙基三乙氧基硅烷(propyltriethoxy silane)、前述物质的盐类、前述物质的酯类、前述物质的配合物、或前述物质的任何组合。在一些实例中，基于这些纳米粒子的重量，表面配体是约8wt％至约50wt％的浓度。
24.压印组成物含有表面配体的浓度是约0.5wt％、约1wt％、约2wt％、约3wt％、约5wt％、约7wt％、约8wt％、或约10wt％至约12wt％、约15wt％、约18wt％、约20wt％、约25wt％、约30wt％、约35wt％、约40wt％、约45wt％、或约50wt％。例如，压印组成物含有表面配体的浓度是约0.5wt％至约50wt％、约1wt％至约50wt％、约3wt％至约50wt％、约5wt％至约50wt％、约5wt％至约40wt％、约5wt％至约35wt％、约5wt％至约30wt％、约5wt％至约25wt％、约5wt％至约20wt％、约5wt％至约15wt％、约5wt％至约10wt％、约10wt％至约50wt％、约10wt％至约40wt％、约10wt％至约35wt％、约10wt％至约30wt％、约10wt％至约25wt％、约10wt％至约20wt％、约10wt％至约15wt％、约15wt％至约50wt％、约15wt％至约40wt％、约15wt％至约35wt％、约15wt％至约30wt％、约15wt％至约25wt％、或约15wt％至约20wt％。
25.溶剂可以是或包括一个或多个纳米粒子分散溶剂、一个或多个压印溶剂、其他类型的溶剂、或前述物质的组合。纳米粒子分散溶剂可以是或包括一个或多个乙二醇醚、醇类、乙酸、前述物质的酯类、前述物质的盐类、前述物质的衍生物、或前述物质的任何组合。在一些实例中，纳米粒子分散溶剂可以是或包括一个或多个p系列乙二醇醚、一个或多个e系列乙二醇醚、或前述物质的任何组合。在一个或多个实例中，纳米粒子分散溶剂含有丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol methyl ether acetate(pgmea))。压印溶剂可以是或包括一个或多个醇类、一个或多个酯类、前述物质的盐类、或前述物质的任何组合。在一个或多个实例中，压印溶剂含有乳酸乙酯(ethyl lactate)。
26.在一个或多个实施方式中，压印组成物含有一个或多个溶剂的浓度是约50wt％、约55wt％、约60wt％、约62wt％、约65wt％、约68wt％、约70wt％、约72wt％、约75wt％、或约80wt％至约83wt％、约85wt％、约87wt％、约88wt％、约90wt％、约92wt％、约94wt％、约95wt％、约97wt％、或约98wt％。例如，压印组成物含有一个或多个溶剂的浓度是约50wt％至约98wt％、约60wt％至约98wt％、约60wt％至约95wt％、约60wt％至约90wt％、约60wt％至约88wt％、约60wt％至约85wt％、约60wt％至约83wt％、约60wt％至约80wt％、约60wt％至约78wt％、约60wt％至约75wt％、约60wt％至约72wt％、约60wt％至约70wt％、约60wt％至约68wt％、约60wt％至约65wt％、约60wt％至约63wt％、约70wt％至约98wt％、约70wt％至约95wt％、约70wt％至约90wt％、约70wt％至约88wt％、约70wt％至约85wt％、约70wt％至约83wt％、约70wt％至约80wt％、约70wt％至约78wt％、约70wt％至约75wt％、约70wt％至约72wt％、约80wt％至约98wt％、约80wt％至约95wt％、约80wt％至约90wt％、约80wt％至约88wt％、约80wt％至约85wt％、约80wt％至约83wt％、或约80wt％至约82wt％。
27.在一些实施方式中，压印组成物含有纳米粒子分散溶剂的浓度是约0.5wt％、约
0.8wt％、约1wt％、约1.5wt％、约2wt％、约2.5wt％、约3wt％、约3.5wt％、约4wt％、约5wt％、或约6wt％至约7wt％、约8wt％、约10wt％、约12wt％、约14wt％、约15wt％、约18wt％、约20wt％、或约25wt％。例如，压印组成物含有纳米分散溶剂的浓度是约0.5wt％至约20wt％、约1wt％至约20wt％、约1wt％至约18wt％、约1wt％至约15wt％、约1wt％至约13wt％、约1wt％至约12wt％、约1wt％至约11wt％、约1wt％至约10wt％、约1wt％至约8wt％、约1wt％至约7wt％、约1wt％至约6wt％、约1wt％至约5wt％、约1wt％至约4wt％、约1wt％至约3wt％、约5wt％至约20wt％、约5wt％至约18wt％、约5wt％至约15wt％、约5wt％至约13wt％、约5wt％至约12wt％、约5wt％至约11wt％、约5wt％至约10wt％、约5wt％至约8wt％、约5wt％至约7wt％、约5wt％至约6wt％、约8wt％至约20wt％、约8wt％至约18wt％、约8wt％至约15wt％、约8wt％至约13wt％、约8wt至约12wt％、约8wt％至约11wt％、约8wt％至约10wt％、或约8wt％至约9wt％。
28.在其他多个实施方式中，压印组成物含有压印溶剂的浓度是约50wt％、约55wt％、约60wt％、约62wt％、约65wt％、约68wt％、或约70wt％至约72wt％、约75wt％、约78wt％、约80wt％、约82wt％、约83wt％、约85wt％、约87wt％、约88wt％、约90wt％、或约95wt％。例如，压印组成物含有压印溶剂的浓度是约50wt％至约95wt％、约60wt％至约95wt％、约60wt％至约90wt％、约60wt％至约88wt％、约60wt％至约85wt％、约60wt％至约83wt％、约60wt％至约80wt％、约60wt％至约78wt％、约60wt％至约75wt％、约60wt％至约72wt％、约60wt％至约70wt％、约60wt％至约68wt％、约60wt％至约65wt％、约60wt％至约63wt％、约70wt％至约98wt％、约70wt％至约95wt％、约70wt％至约90wt％、约70wt％至约88wt％、约70wt％至约85wt％、约70wt％至约83wt％、约70wt％至约80wt％、约70wt％至约78wt％、约70wt％至约75wt％、约70wt％至约72wt％、约75wt％至约98wt％、约75wt％至约95wt％、约75wt％至约90wt％、约75wt％至约88wt％、约75wt％至约85wt％、约75wt％至约83wt％、约75wt％至约80wt％、或约75wt％至约78wt％。
29.添加剂可以是或包括一个或多个全氟烷基醚(perfluoroalkyl ether)、一个或多个聚乙二醇、一个或多个脂肪酸、一个或多个硅烷、一个或多个硅氧烷、或前述物质的任何组合。示例性添加剂可以是或包括含氟表面活性剂、含氟添加剂、和/或碳氟化合物(例如，可从杜邦(dupont)取得的fs-66或fs-68含氟表面活性剂)、乙醇酸乙氧基油醚(glycolic acid ethoxylate oleyl ether)、聚乙二醇、聚丙二醇、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、棕榈酸、二甲基二乙氧基硅烷(dimethyldiethoxysilane)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)、聚二苯基硅氧烷(polydiphenylsiloxane)、六甲基环三硅氧烷(hexamethylcyclotrisiloxane)、八甲基环四硅氧烷(octamethylcyclotetrasiloxane)、硅烷醇封端聚二甲基硅氧烷(silanol terminated polydimethylsiloxane)、乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(vinyl terminated polydimethylsiloxane)、1,2-丙二醇(1,2-propanediol)、前述物质的盐类、前述物质的酯类、前述物质的配合物、或前述物质的任何组合。添加剂可以是或包括一个或多个二元醇、一个或多个具有三个或更多个醇基团的醇类、或前述物质的任何组合。在一个或多个实例中，添加剂含有1,2-丙二醇。在一些实例中，基于这些纳米粒子的重量，添加剂的浓度是约0.01wt％至约2.5wt％。
30.压印组成物含有添加剂的浓度是约0.01wt％、约0.05wt％、约0.1wt％、约0.2wt％、约0.3wt％、约0.5wt％、约0.8wt％、或约1wt％至约1.2wt％、约1.5wt％、约
1.8wt％、约2wt％、约2.5wt％、约3wt％、约3.5wt％、约4wt％、约5wt％、约6wt％、约8wt％、或约10wt％。例如，压印组成物含有添加剂的浓度是约0.01wt％至约10wt％、约0.01wt％至约8wt％、约0.01wt％至约5wt％、约0.01wt％至约4wt％、约0.01wt％至约3wt％、约0.01wt％至约2wt％、约0.01wt％至约1wt％、约0.01wt％至约0.5wt％、约0.01wt％至约0.1wt％、约0.01wt％至约0.05wt％、约0.1wt％至约10wt％、约0.1wt％至约8wt％、约0.1wt％至约5wt％、约0.1wt％至约4wt％、约0.1wt％至约3wt％、约0.1wt％至约2wt％、约0.1wt％至约1wt％、约0.1wt％至约0.5wt％、约1wt％至约10wt％、约1wt％至约8wt％、约1wt％至约5wt％、约1wt％至约4wt％、约1wt％至约3wt％、约1wt％至约2wt％、或约1wt％至约1.5wt％。
31.丙烯酸酯可以是或包括一个或多个甲基丙烯酸酯(methacrylate)、一个或多个丙烯酸乙酯(ethylacrylate)、一个或多个丙烯酸丙酯(propylacrylate)、一个或多个丙烯酸丁酯(butylacrylate)、一个或多个单官能基丙烯酸酯(mono-functional acrylate)、一个或多个双官能基丙烯酸酯(di-functional acrylate)、一个或多个三官能基丙烯酸酯(tri-functional acrylate)、其他多官能基丙烯酸酯(multi-functional acrylate)、或前述物质的任何组合。示例性丙烯酸酯可以是或包括3-(三甲氧基硅烷基)甲基丙烯酸丙酯(3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate)(3-mps)、3-(三甲氧基硅烷基)丙烯酸丙酯(3-(trimethoxysilyl)propyl acrylate)、二(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯(di(ethylene glycol)methyl ether methacrylate)、乙二醇甲基醚丙烯酸酯(ethylene glycol methyl ether methacrylate)、甲基丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl methacrylate)、甲基丙烯酸乙酯(ethyl methacrylate)、甲基丙烯酸己酯(hexyl methacrylate)、甲基丙烯酸(methacrylic acid)、甲基丙烯酸乙烯酯(vinyl methacrylate)、前述物质的单体分子、前述物质的聚合物、前述物质的盐类、前述物质的配合物、或任何组合。在一些实例中，基于这些纳米粒子的重量，丙烯酸酯的浓度是约0.05wt％至约10wt％。
32.压印组成物含有丙烯酸酯的浓度是约0.1wt％、约0.2wt％、约0.3wt％、约0.5wt％、约0.8wt％、约1wt％至约1.2wt％、约1.5wt％、约1.8wt％、或约2wt％、约2.2wt％、约2.3wt％、约2.5wt％、约2.8wt％、约3wt％、约3.2wt％、约3.5wt％、约3.8wt％、约4wt％、约5wt％、约6wt％、约8wt％、约10wt％、约12wt％、约15wt％、约18wt％、或约20wt％。例如，压印组成物含有丙烯酸酯的浓度是约0.1wt％至约20wt％、约0.1wt％至约15wt％、约0.1wt％至约10wt％、约0.1wt％至约8wt％、约0.1wt％至约5wt％、约0.1wt％至约4wt％、约0.1wt％至约3wt％、约0.1wt％至约2wt％、约0.1wt％至约1wt％、约0.1wt％至约0.5wt％、约1wt％至约20wt％、约1wt％至约15wt％、约1wt％至约10wt％、约1wt％至约8wt％、约1wt％至约5wt％、约1wt％至约4wt％、约1wt％至约3.5wt％、约1wt％至约3.2wt％、约1wt％至约3wt％、约1wt％至约2.8wt％、约1wt％至约2.5wt％、约1wt％至约2.3wt％、约1wt％至约2.2wt％、约1wt％至约2wt％、约1wt％至约1.8wt％、约1wt％至约1.5wt％、约1.8wt％至约20wt％、约1.8wt％至约15wt％、约1.8wt％至约10wt％、约1.8wt％至约8wt％、约1.8wt％至约5wt％、约1.8wt％至约4wt％、约1.8wt％至约3.5wt％、约1.8wt％至约3.2wt％、约1.8wt％至约3wt％、约1.8wt％至约2.8wt％、约1.8wt％至约2.5wt％、约1.8wt％至约2.3wt％、约1.8wt％至约2.2wt％、或约1.8wt％至约2wt％。
33.在一个或多个实例中，压印组成物含有约0.5wt％至约40wt％的纳米粒子、约50wt％至约90wt％的一个或多个溶剂、约5wt％至约40wt％的表面配体、约0.01wt％至约
5wt％的添加剂、和约0.1wt％至约10wt％的丙烯酸酯。在其他多个实例中，压印组成物含有约1wt％至约25wt％的纳米粒子、约60wt％至约85wt％的一个或多个溶剂、约6wt％至约35wt％的表面配体、约0.05wt％至约3wt％的添加剂、和约0.3wt％至约8wt％的丙烯酸酯。在一些实例中，压印组成物含有约5wt％至约20wt％的纳米粒子、约65wt％至约80wt％的一个或多个溶剂、约7wt％至约31wt％的表面配体、约0.09wt％至约1.5wt％的添加剂、和约0.5wt％至约6wt％的丙烯酸酯。
34.压印组成物可具有于23℃的温度所量测的黏度是约1cp、约2cp、约3cp、约5cp、约8cp、或约10cp至约12cp、约15cp、约20cp、约25cp、约30cp、约40cp、约50cp、或约70cp。例如，压印组成物可具有于23℃的温度所量测的黏度是约1cp至约70cp、约1cp至约50cp、约1cp至约40cp、约1cp至约30cp、约1cp至约20cp、约1cp至约10cp、约1cp至约5cp、约10cp至约70cp、约10cp至约50cp、约10cp至约40cp、约10cp至约30cp、约10cp至约20cp、约20cp至约70cp、约20cp至约50cp、约20cp至约40cp、约20cp至约30cp、或约20cp至约25cp。
35.制备压印表面的方法
36.在一个或多个实施方式中，提供制备压印表面的方法，诸如nil膜。压印表面是本文所说明与论述的纳米压印膜的一个或多个暴露表面。此方法包括将压印组成物设置、涂布、或者放置在一个或多个基板上、使压印组成物接触具有图案的印模、将压印组成物转变成压印材料(例如，纳米压印膜)、和从压印材料移除印模。在一些实例中，基板(例如，晶片)可以是或包括玻璃、石英、氧化硅，诸如玻璃基板或玻璃晶片。在其他多个实例中，基板可以是或包括硅、硅锗、塑料、和/或其他材料。压印组成物可具有约1.7至约2.0的折射率。在印模上且被转移至压印表面的图案可以是1维图案、2维图案、或3维图案。
37.图1a-图1f图描绘通过在制备诸如根据本文所说明与论述的一个或多个实施方式的纳米压印膜的含有纳米粒子的纳米压印膜时的多个操作而被处理的工件的截面图。纳米压印膜通过压印工艺形成在基板上。压印工艺包括将含有纳米粒子的压印组成物104设置在基板102上并将印模120对准在压印组成物104上或接近于压印组成物104(图1a)。以具有图案的印模120压印或者接触压印组成物104(图1b-图1c)。压印组成物104转变成纳米压印膜106(图1d图)。在一些实例中，使用以热和/或辐射(uv光)的固化工艺以将压印组成物104转变成纳米压印膜106。从纳米压印膜106移除印模120，留下纳米压印膜106设置在基板102上(图1e-图1f)。
38.在一些实例中，压印组成物通过旋涂、滴降式涂布(drop casting)、刮刀涂布(blade coating)、和/或其他涂布处理而设置在基板上。压印组成物设置在基板上作为具有预定厚度的膜或层。压印组成物的厚度是约50nm、约80nm、约100nm、约120nm、约150nm、或约200nm至约250nm、约300nm、约400nm、约500nm、约600nm、约800nm、约1,000nm、约1,200nm、或更厚。例如，压印组成物的厚度是约50nm至约1,000nm、约100nm至约1,000nm、约200nm至约1,000nm、约400nm至约1,000nm、约500nm至约1,000nm、约600nm至约1,000nm、约800nm至约1,000nm、约50nm至约600nm、约100nm至约600nm、约200nm至约600nm、约400nm至约600nm、约500nm至约600nm、约50nm至约400nm、约100nm至约400nm、约200nm至约400nm、或约300nm至约400nm。
39.通过将压印组成物暴露于热、紫外线光、红外线光、可见光、微波辐射、和/或前述物质的任何组合，压印组成物转变成压印材料。在一个或多个实例中，当将压印组成物转变为压印材料时，压印组成物暴露于具有约300nm至约365nm的波长的光源。在其他多个实例
中，当将压印组成物转变为压印材料时，压印组成物暴露于热并保持在约30℃至约100℃的温度持续约30秒至约1小时的时期。在一些实例中，压印组成物暴露于热并保持在约50℃至约60℃的温度持续约1分钟至约15分钟的时期。
40.在一个或多个实施方式中，压印组成物中的一个或多个丙烯酸酯可被聚合和/或寡聚化，同时产生(例如，固化或者转变)压印材料。
41.下方是可以通过本文所说明与论述的多个实施方式生产的压印组成物的多个预示实例。
[0042][0043][0044]
[0045][0046]
在本文所说明与论述的一个或多个实施方式中，压印材料含有或包括无机氧化物纳米粒子(约1wt％至约95wt％)、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯或氯-丙烯酸酯黏合剂(约0.1wt％至约10wt％)、诸如二元醇、脂肪酸、胺类的高沸点成分(约0.1wt％至约5wt％)、和乙醚或乙酸溶剂(约5wt％至约20wt％)，带有最佳的黏度(在约23℃下约1cp至约50cp)。压印材料在不同重量百分比(约1wt％至约50wt％)展现带有在可见光区域中大于90％的光学透明性的大于1.7的高折射率，且容许带有约1％至约30％(在一些实例中，小于1％)的特征收缩的高分辨率大面积图案化。与高折射率材料结合的纳米压印平板印刷术提供独特程序以通过直接压印此功能性材料来制造可压印装置。图案化膜具有最终所期望的光学功能性，且不需要额外的蚀刻步骤。此方法结合由上至下的平板印刷术工艺以制造带有高度地控制的微/纳米结构和由下至上的合成化学方法以设计与调整图案化膜的性质的两者的优点。
[0047]
在本文所说明与论述的其他多个实施方式中，制备无机纳米粒子压印组成物且具有约1cp至约50cp(在约23℃)的低黏度、高折射率、且光学地透明和可简单地处理。无机压印组成物可包括或含有在约1wt％至约80wt％的高沸点基于乙醚或乙酸溶剂中的球形或立方形或卵形纳米粒子，可以是或可以不是核心-外壳，(约2至约20nm)。压印组成物可包括或含有以下一种或多种：甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯黏合剂(约0.1wt％至约10wt％)、脂肪酸(约0.05wt％至约5wt％)、胺(约0.05wt％至约5wt％)、基于peg的单体分子(约0.1wt％至约15wt％)、及全氟或硅氧烷分散剂(约0.05wt％至约5wt％)，上述物质的一种或多种作为表面活性剂。最终的压印组成物维持在室温(约23℃)的光学透明持续大于6个月且可被过滤或不过滤使用。
[0048]
在某些实施方式中，可缩放、溶剂辅助的软nil方法用以产生大面积的纳米图案化特征和结构。此形式的nil使用聚二甲基硅氧烷(pdms)或其他硅酮印模，聚二甲基硅氧烷或其他硅酮印模中的许多可由一硅母料(silicon master)所生产，且聚二甲基硅氧烷或其他硅酮印模中的每一者可再使用许多次，而最小化成本。压印结构的面积因而主要地仅受限于原始图案化母料的尺寸。使用pdms可复制小于100nm的特征尺寸。简洁地，经过滤或保持
原样的压印组成物被分配在基板的表面上。旋转基板以产生具有约100nm至约400nm的厚度的膜。pdms模具放置在旋转膜的表面上，然后在约50℃至约60℃热固化。以波长为约300nm至约365nm的光源且以约10jcm-2
至约50jcm-2
的功率完成uv固化。在压印组成物的固化以产生压印材料之后，在格栅的方向上或相对于(opposite)格栅的方向上移除pdms印模。释放的印模被再次使用，而压印可通过热和/或uv处理而被额外固化以致密化此材料。
[0049]
图2描绘根据本文所说明与论述的一个或多个实施方式的含有如图1f所描绘的纳米压印膜106的光学装置200的前视图。需要理解的是下方所述的光学装置200是示例性光学装置。在一个或多个实施方式中，光学装置200是波导组合器，诸如扩增实境波导组合器。在其他多个实施方式中，光学装置200是平坦光学装置，诸如超颖表面(metasurface)。光学装置200包括多个装置结构204。装置结构204可以是具有亚微米尺度的纳米结构，例如，纳米尺寸尺度，诸如小于1μm的临界尺寸。在一个或多个实施方式中，装置结构204的区域对应于一个或多个格栅202，诸如格栅区域202a和格栅区域202b。在一个或多个实施方式中，光学装置200包括第一格栅区域202a和第二格栅区域202b，且第一格栅区域202a与202b的每一个分别含有多个装置结构204。
[0050]
在本文所述的多个实施方式中，格栅202的深度可跨越格栅区域202a与格栅区域202b变动。在一些实施方式中，格栅202的深度可在第一格栅区域202a与第二格栅区域202b的范围平滑地变动。在一个或多个实施方式中，跨越这些格栅区域的一个格栅区域的深度可从约10nm变化至约400nm。一些实例中的格栅区域202a在一给定侧部上可从约20mm变化至约50mm。因此，如一些实例，格栅202的深度中的改变的角度可在.0005度的程度。
[0051]
在本文所述的多个实施方式中，可使用激光烧蚀创造装置结构204。当在本文中使用时，激光烧蚀用以在装置材料中产生三维微结构，或任选地在覆盖装置材料的牺牲层中创造可变动深度结构作为可变动深度结构处理的部分。使用激光烧蚀以创造光学结构204容许相较于现存方法更少的处理操作和更高的可变动深度分辨率。
[0052]
本发明的多个实施方式进一步涉及接下来的段落1-46中的任一个或多个：
[0053]
1.一种压印组成物，包含：纳米粒子；一个或多个溶剂；表面配体；添加剂；和丙烯酸酯。
[0054]
2.一种压印组成物，包含：约0.5wt％至约40wt％的纳米粒子；约50wt％至约90wt％的溶剂；约5wt％至约40wt％的表面配体；约0.01wt％至约5wt％的添加剂；和约0.1wt％至约10wt％的丙烯酸酯，其中每个纳米粒子包含核心和外壳，其中核心包含氧化钛、氧化铌、或氧化锆，其中外壳包含氧化硅、氧化锆、氧化铌、或前述物质的任何组合，且其中核心与外壳包含不同材料。
[0055]
3.根据段落1的压印组成物，其中压印组成物包含：约0.5wt％至约40wt％的纳米粒子；约50wt％至约90wt％的溶剂；约5wt％至约40wt％的表面配体；约0.01wt％至约5wt％的添加剂；和约0.1wt％至约10wt％的丙烯酸酯。
[0056]
4.根据段落1～3中的任一段落的压印组成物，其中压印组成物包含：约1wt％至约25wt％的纳米粒子；约60wt％至约85wt％的溶剂；约6wt％至约35wt％的表面配体；约0.05wt％至约3wt％的添加剂；和约0.3wt％至约8wt％的丙烯酸酯。
[0057]
5.根据段落1～4中的任一段落的压印组成物，其中压印组成物包含：约5wt％至约20wt％的纳米粒子；约65wt％至约80wt％的溶剂；约7wt％至约31wt％的表面配体；约
0.09wt％至约1.5wt％的添加剂；和约0.5wt％至约6wt％的丙烯酸酯。
[0058]
6.根据段落1～5中的任一段落的压印组成物，其中纳米粒子具有选自由球形、卵形、杆形、立方形、线形、圆柱形、矩形、或前述形状的组合所构成的群组中的形状。
[0059]
7.根据段落1～6中的任一段落的压印组成物，其中纳米粒子包含金属氧化物或钻石材料。
[0060]
8.根据段落1～7中的任一段落的压印组成物，其中纳米粒子包含氧化铌。
[0061]
9.根据段落1～8中的任一段落的压印组成物，其中每个纳米粒子包含核心和一个或多个外壳。
[0062]
10.根据段落9的压印组成物，其中核心包含氧化钛而外壳包含氧化硅、氧化锆、氧化铌、或前述物质的任何组合。
[0063]
11.根据段落9的压印组成物，其中核心包含氧化铌而外壳包含氧化硅、氧化锆、或前述物质的任何组合。
[0064]
12.根据段落9的压印组成物，其中核心包含氧化锆而外壳包含氧化硅。
[0065]
13.根据段落1～12中的任一段落的压印组成物，其中纳米粒子和/或核心的每一者独立地具有约2nm至约500nm的直径且外壳具有约0.1nm至约100nm的厚度。
[0066]
14.根据段落1～13中的任一段落的压印组成物，其中纳米粒子和/或核心的每一者独立地具有约5nm至约200nm的直径且外壳具有约0.5nm至约60nm的厚度。
[0067]
15.根据段落1～14中的任一段落的压印组成物，其中纳米粒子和/或核心的每一者独立地具有约10nm至约100nm的直径且外壳具有约1nm至约15nm的厚度。
[0068]
16.根据段落1～15中的任一段落的压印组成物，其中表面配体包含羧酸、酯、胺、醇、硅烷、前述物质的盐类、前述物质的配合物、或前述物质的任何组合。
[0069]
17.根据段落1～16中的任一段落的压印组成物，其中表面配体包含油酸(oleic acid)、硬脂酸(stearic acid)、丙酸(propionic acid)、苯甲酸(benzoic acid)、棕榈酸(palmitic acid)、肉豆蔻酸(myristic acid)、甲胺(methylamine)、油胺(oleylamine)、丁胺(butylamine)、苯甲醇(benzyl alcohol)、油醇(oleyl alcohol)、丁醇(butanol)、辛醇(octanol)、十二醇(dodecanol)、正辛基三甲氧基硅烷(octyltrimethoxy silane)、正辛基三乙氧基硅烷(octyltriethoxy silane)、辛烯基三甲氧基硅烷(octenyltrimethoxy silane)、辛烯基三乙氧基硅烷(octenyltriethoxy silane)、3-(三甲氧基硅烷基)甲基丙烯酸丙酯(3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate)、丙基三乙氧基硅烷(propyltriethoxy silane)、前述物质的盐类、前述物质的酯类、前述物质的配合物、或前述物质的任何组合。
[0070]
18.根据段落1～17中的任一段落的压印组成物，其中基于这些纳米粒子的重量，表面配体的浓度是约8wt％至约50wt％。
[0071]
19.根据段落1～18中的任一段落的压印组成物，其中溶剂包含纳米粒子分散溶剂、压印溶剂、或前述物质的组合。
[0072]
20.根据段落1～19中的任一段落的压印组成物，其中溶剂包含纳米粒子分散溶剂，且其中纳米粒子分散溶剂包含乙二醇醚、醇、乙酸、前述物质的酯类、前述物质的盐类、前述物质的衍生物、或前述物质的任何组合。
[0073]
21.根据段落20的压印组成物，其中纳米粒子分散溶剂包含p系列乙二醇醚、e系列
乙二醇醚、或前述物质的任何组合。
[0074]
22.根据段落21的压印组成物，其中纳米粒子分散溶剂包含丙二醇甲醚醋酸酯(pgmea)。
[0075]
23.根据段落20的压印组成物，其中压印组成物包含纳米粒子分散溶剂的浓度是约0.5wt％至约20wt％。
[0076]
24.根据段落1～23中的任一段落的压印组成物，其中溶剂包含压印溶剂，且其中压印溶剂包含醇、酯、前述物质的盐类、或前述物质的组合。
[0077]
25.根据段落24的压印组成物，其中压印溶剂包含乳酸乙酯。
[0078]
26.根据段落24或25的压印组成物，其中压印组成物包含压印溶剂的浓度是约60wt％至约95wt％。
[0079]
27.根据段落1～26中的任一段落的压印组成物，其中添加剂包含二元醇、具有三个或更多个醇基团的醇、或前述物质的任何组合。
[0080]
28.根据段落27的压印组成物，其中添加剂包含1,2-丙二醇。
[0081]
29.根据段落1～28中的任一段落的压印组成物，其中添加剂包含全氟烷基醚、聚乙二醇、脂肪酸、硅烷、硅氧烷、或前述物质的任何组合。
[0082]
30.根据段落1～29中的任一段落的压印组成物，其中添加剂包含含氟表面活性剂、含氟添加剂、和/或碳氟化合物、乙醇酸乙氧基油醚(glycolic acid ethoxylate oleyl ether)、聚乙二醇、聚丙二醇、月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、棕榈酸、二甲基二乙氧基硅烷(dimethyldiethoxysilane)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)、聚二苯基硅氧烷(polydiphenylsiloxane)、六甲基环三硅氧烷(hexamethylcyclotrisiloxane)、八甲基环四硅氧烷(octamethylcyclotetrasiloxane)、硅烷醇封端聚二甲基硅氧烷(silanol terminated polydimethylsiloxane)、乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(vinyl terminated polydimethylsiloxane)、前述物质的盐类、前述物质的酯类、前述物质的配合物、或前述物质的任何组合。
[0083]
31.根据段落1～30中的任一段落的压印组成物，其中基于这些纳米粒子的重量，添加剂的浓度是约0.01wt％至约2.5wt％。
[0084]
32.根据段落1～31中的任一段落的压印组成物，其中丙烯酸酯包含甲基丙烯酸酯(methacrylate)、丙烯酸乙酯(ethylacrylate)、丙烯酸丙酯(propylacrylate)、丙烯酸丁酯(butylacrylate)、单官能基丙烯酸酯(mono-functional acrylate)、双官能基丙烯酸酯(di-functional acrylate)、三官能基丙烯酸酯(tri-functional acrylate)、或其他多官能基丙烯酸酯(multi-functional acrylate)、或前述物质的任何组合。
[0085]
33.根据段落1～32中的任一段落的压印组成物，其中丙烯酸酯包含3-(三甲氧基硅烷基)甲基丙烯酸丙酯(3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate)(3-mps)、3-(三甲氧基硅烷基)丙烯酸丙酯(3-(trimethoxysilyl)propyl acrylate)、二(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯(di(ethylene glycol)methyl ether methacrylate)、乙二醇甲基醚丙烯酸酯(ethylene glycol methyl ether methacrylate)、甲基丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl methacrylate)、甲基丙烯酸乙酯(ethyl methacrylate)、甲基丙烯酸己酯(hexyl methacrylate)、甲基丙烯酸(methacrylic acid)、甲基丙烯酸乙烯酯(vinyl methacrylate)、前述物质的盐类、前述物质的配合物、或任何组合。
[0086]
34.根据段落1～33中的任一段落的压印组成物，其中基于这些纳米粒子的重量，丙烯酸酯的浓度是约0.05wt％至约10wt％。
[0087]
35.根据段落1～34中的任一段落的压印组成物，其中压印组成物具有在23℃的温度量测时的约1cp至约50cp的黏度。
[0088]
36.一种制备压印表面的方法，包含：将根据段落1～35中的任一段落的压印组成物设置在基板上；使压印组成物接触具有图案的印模；将压印组成物转变为压印材料；和从压印材料移除印模。
[0089]
37.根据段落36的方法，其中通过将压印组成物暴露于热、紫外线光、红外线光、可见光、微波辐射、或前述物质的任何组合，压印组成物转变成压印材料。
[0090]
38.根据段落36或37的方法，其中将压印组成物转变成压印材料进一步包含将压印组成物暴露于具有约300nm至约365nm的波长的光源。
[0091]
39.根据段落36～38中任一段落的方法，其中将压印组成物转变成压印材料进一步包含将压印组成物加热至约30℃至约100℃的温度持续约30秒至约1小时的时期。
[0092]
40.根据段落36～39中任一段落的方法，其中将压印组成物转变成压印材料进一步包含将压印组成物加热至约50℃至约60℃的温度持续约1分钟至约15分钟的时期。
[0093]
41.根据段落36～40中任一段落的方法，其中压印组成物通过旋涂、滴降式涂布、或刮刀涂布而设置在基板上。
[0094]
42.根据段落36～41中任一段落的方法，其中压印组成物设置在基板上作为具有约50nm至约1,000nm的厚度的层。
[0095]
43.根据段落36～42中任一段落的方法，其中压印组成物设置在基板上作为具有约100nm至约400nm的厚度的层。
[0096]
44.根据段落36～43中任一段落的方法，其中压印组成物具有约1.7至约2.0的折射率。
[0097]
45.根据段落36～44中任一段落的方法，其中印模上的图案为1维图案、2维图案、或3维图案。
[0098]
46.根据段落36～45中任一段落的方法，其中基板包含玻璃。
[0099]
尽管前述内容关于本发明的多个实施方式，但在不背离本发明的基本范围下可构想到其他与进一步实施方式，且本发明的范围由所附的权利要求所决定。本文所述的所有文件通过引用方式并入本文，包括任何的优先权文件和/或与本文件不一致的测试步骤。如从前述的概要说明与多个具体实施方式所显而易见的，当本公开内容的形式已被绘示与说明的同时，在不背离本公开内容的精神与范围下可进行各种修改。因此，不希望本发明从而受到局限。同样地，术语“包含”在专利法的目的上被当作为术语“包括”的同义词。同样地，每当以过渡词组“包含”前缀于组成物、元件、或一组元件时，应理解到可料想到以过渡词组“基本上由
…
所组成”、“由
…
所组成”、“选自由
…
所组成的群组”、或“是”前缀的相同的组成物或元件组所提及的组成物、元件、或多个元件，且反之亦然。
[0100]
已经使用一组的数值上限与一组的数值下限说明某些实施方式与特征。除非另外指明，应领会到包括任两个数值的组合，例如，料想到任何较低值与任何较高值的组合、任和两个较低值的组合、和/或任和两个较高值的组合。某些下限值、上限值和范围出现在下方的一个或多个权利要求中。