基于半导体的超材料制备方法和基于半导体的超材料

本发明提供了一种基于半导体的超材料制备方法，该方法包括：在衬底上形成半导体层；根据预设电磁参数，在所述半导体层中掺入杂质；在所述半导体层上涂覆一层光刻胶；以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对所述光刻胶进行光刻；将光刻胶上光刻后形成的图形转移到所述半导体层上；去除涂覆在所述半导体层上的光刻胶，获得超材料。本发明实施例还提供了一种基于半导体的超材料。以得到微结构可控性能更高、也更符合设计要求的超材料。

【技术领域】本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种基于半导体的超材料制备方法和基于半导体的超材料。【背景技术】随着雷达探测、卫星通讯、航空航天等高新技术的快速发展，以及抗电磁干扰、隐形技术、微波暗室等研究领域的兴起，微波吸收材料的研究越来越受到人们的重视。由于超材料能够出现非常奇妙的电磁效应，可用于吸波材料和隐形材料等领域，成为吸波材料领域研究的热点。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构，如何制备具有周期性排列的三维精细结构成为超材料制备技术的关键。CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物)工艺是当今半导体工艺中能实现可控的最小尺寸的工艺，现在32nm的工艺逐渐成熟，更小尺寸的工艺正在开发。因此，有效的利用CMOS工艺中的尺寸控制手段，能够制造极小尺寸的微结构，利用不同性质的材料的特殊微结构便能制造出用于特殊性质的超材料。半导体是CMOS工艺中使用很广泛的一种材料，但是现有技术中还没有基于半导体的超材料制备技术。【发明内容】本发明所要解决的技术问题是提供一种基于半导体的超材料制备方法和基于半导体的超材料，能够得到电磁参数可控性能更高、也更符合设计要求的超材料。为解决上述技术问题，本发明一实施例提供了一种基于半导体的超材料制备方法，该方法包括：在衬底上形成半导体层；根据预设电磁参数，在所述半导体层中掺入杂质；在所述半导体层上涂覆一层光刻胶；以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对所述光刻胶进行光刻；将光刻胶上光刻后形成的图形转移到所述半导体层上；去除涂覆在所述半导体层上的光刻胶，获得超材料。本发明另一实施例还提供了一种采用上述技术方案制备的基于半导体的超材料。上述技术方案通过在衬底上形成半导体层，在半导体层中掺杂，以提高半导体的电导率，然后在掺杂后的半导体层上形成微结构阵列，获得所需的超材料，可控性高。【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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本发明实施例一提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图；图2是本发明实施例二提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图；图3是本发明实施例三提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图；图4是本发明实施例五提供的一种基于半导体的超材料结构示意图。【具体实施方式】下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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。实施例一、参见图1，是本发明实施一提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图，该制备方法包括如下步骤：S11：在衬底上形成半导体层。具体的，在衬底上蒸镀一层半导体；或者，在衬底上用粘合剂压合一层半导体。其中，衬底为绝缘材料，可以由陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得；半导体层可以为硅(si)层、锗(ge)层、或者砷化镓(gaas)层等。S12：根据预设的电磁参数，在半导体层中掺入杂质。具体的，以具有微结构的光刻胶作为掩膜，采用CMOS扩散工艺在半导体中掺入P型或者N型杂质。S13：在半导体层上涂覆一层光刻胶。其中，在半导体层上涂覆的光刻胶可以为正性光刻胶或者负性光刻胶。S14：以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对光刻胶进行光刻。例如，以具有“工”字型阵列的模版作为掩膜板，对光刻胶进行光刻，最终在光刻胶上形成“工”字型阵列的图形。S15：将光刻胶上光刻后形成的图形转移到半导体层上。具体的，采用湿法蚀刻的方法，在半导体层上蚀刻出光刻胶上光刻后形成的图形；或者，采用干法刻蚀的方法，在半导体层上刻蚀出光刻胶上光刻后形成的图形。S16：去除涂覆在半导体层上的光刻胶，获得超材料。在具体的实施过程中，正性光刻胶可采用丙酮清洗，负性光刻胶用相应的清洗液清洗。本实施例中，通过在衬底上形成半导体层，在半导体层中掺杂，改变半导体的电导率；然后在掺杂后的半导体层上形成微结构，获得所需的超材料，可控性高。实施例二、参见图2，是本发明实施二提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图，该制备方法包括如下步骤：S21：在衬底上形成半导体层。具体的，在衬底上蒸镀一层半导体；或者，在衬底上用粘合剂压合一层半导体。其中，衬底为绝缘材料，可以由陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得；半导体层可以为硅(si)层、锗(ge)层、或者砷化镓(gaas)层等。S22：根据预设的电磁参数，采用热扩散技术在半导体层中掺入杂质。具体的，1)对于施主或者受主杂质原子：由于施主或者受主杂质原子的半径一般都比较大，这些杂质原子要直接进入半导体晶格的间隙中去是很困难的，只有当半导体晶体中出现有晶格空位后，杂质原子才有可能进去占据这些空位，从而扩散到晶体中。为了让晶体中产生出大量的晶格空位，就必须对晶体加热，让晶体原子的热运动加剧，以使得某些原子获得足够高的能量而离开晶格位置，留下空位。2)对于重金属杂质原子：重金属杂质的原子半径很小，即使在较低温度下也能够很容易地通过晶格间隙而扩散到半导体中去，所以扩散的温度一般较低。掺入杂质后，会改变半导体的电磁参数，在本发明实施例中，掺入杂质的浓度根据所需电磁参数进行设置。S23：在半导体层上涂覆一层光刻胶。其中，在半导体层上涂覆的光刻胶可以为正性光刻胶或者负性光刻胶。S24：以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对光刻胶进行光刻。例如，以具有“工”字型阵列的模版作为掩膜板，对光刻胶进行光刻，最终在光刻胶上形成“工”字型阵列的图形。S25：采用湿法蚀刻的方法，在半导体层上蚀刻出光刻胶上光刻后形成的图形。S26：去除涂覆在半导体层上的光刻胶，获得超材料。在具体的实施过程中，正性光刻胶可采用丙酮清洗，负性光刻胶用相应的清洗液清洗。本实施例相对于实施例七，采用热扩散技术在半导体层中掺入杂质，可获得所需的超材料，可控性高。实施例三、参见图2，是本发明实施三提供的一种基于半导体的超材料制备方法流程图，该制备方法包括如下步骤：S31：在衬底上形成半导体层。具体的，在衬底上蒸镀一层半导体；或者，在衬底上用粘合剂压合一层半导体。其中，衬底为绝缘材料，可以由陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得；半导体层可以为硅(si)层、锗(ge)层、或者砷化镓(gaas)层等。S32：根据预设的电磁参数，采用离子注入技术在半导体层中掺入杂质。具体的，为了使施主或受主杂质原子能够进入到半导体晶体中去，需要将杂质原子电离成离子，并用强电场加速、让这些离子获得很高的动能，然后再直接轰击半导体晶体，从而注入到半导体晶体中。掺入杂质后，会改变半导体的电磁参数，在本发明实施例中，掺入杂质的浓度根据所需电磁参数进行设置。掺入杂质后，会改变半导体的电磁参数，在本发明实施例中，掺入杂质的浓度根据所需电磁参数进行设置。S33：在半导体层上涂覆一层光刻胶。其中，在半导体层上涂覆的光刻胶可以为正性光刻胶或者负性光刻胶。S34：以具有预设微结构阵列的模板作为掩膜板对光刻胶进行光刻。例如，以具有“工”字型阵列的模版作为掩膜板，对光刻胶进行光刻，最终在光刻胶上形成“工”字型阵列的图形。S35：采用干法刻蚀的方法，在半导体层上刻蚀出光刻胶上光刻后形成的图形。S36：去除涂覆在半导体层上的光刻胶，获得超材料。在具体的实施过程中，正性光刻胶可采用丙酮清洗，负性光刻胶用相应的清洗液清洗。本实施例相对于实施例八，采用热扩散技术在半导体层中掺入杂质，可获得所需的超材料，可控性高。实施例四、本实施例与实施例三相比，在步骤S32或者S36之后，还包括：对掺入杂质的半导体层进行退火处理，获得超材料。具体的，施主或受主杂质原子要能够提供载流子，就必须处于替代半导体原子的位置上，这样才有多余的或者缺少的价电子以产生载流子。所以在半导体中，即使掺入了施主或受主杂质，但是如果这些杂质原子没有进入到替代位置，那么它们也将起不到提供载流子的作用。因此，还需要进行退火处理步骤：升高温度，使杂质原子与晶格中的半导体原子键合，从而激活杂质原子，改变半导体的电磁参数，例如电导率。本实施例中，在半导体中掺杂后进行了退火处理，消除了半导体掺杂时产生的晶格缺陷，并且激活了掺入半导体的杂质原子，进一步改变半导体的电磁参数。实施例五、参见图4，是本发明实施例五提供的一种基于半导体的超材料结构示意图，该超材料包括：衬底41；以及位于衬底41上具有微结构阵列的导体层42。其中，衬底41为绝缘材料，可以由陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得；导体层42为硅层、锗层、或者砷化镓层经过掺杂而具有导电性的导体层。具体制备过程可参见上述实施例一至实施例四，此处不再赘述。以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。