二氧化钛基有机无机复合薄膜的制备及采用该薄膜制备微光器件的方法.pdf

二氧化钛基有机-无机复合薄膜的制备及采用该薄膜制备微光器件的方法，通过改进的溶胶-凝胶技术结合低温有机-无机复合技术引入了有机光敏功能基团以实现具有光敏特性同时集光波导特性于一身的有机-无机复合光电子材料。并基于该类复合材料的紫外光敏特性结合掩模技术、热熔回流技术和压印技术进行低成本的脊型光波导器件和微透镜阵列的制作。特别是本发明是基于在低温下具有数微米厚、折射率可调和紫外光敏特性的单层光学质量波导薄膜，所以非常利于光电子器件的集成化和低成本制作。

1、  二氧化钛基有机-无机复合薄膜的制备方法，其特征在于：
1)首先，将1摩尔钛酸丁酯和3～5摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
2)其次，将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、2～4摩尔异丙醇和2～4摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
3)然后，将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、3～5摩尔乙醇和3～5摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
4)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶2-3∶2-1将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
5)取有机-无机复合基质母液重量3.0-4.0％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
6)利用旋转涂层工艺在转速为每分钟2500-4500转的情况下将悬浊液沉积在硅基片或玻璃基片上，将沉积好的薄膜样品放在70-85℃下处理3-5分钟得到具有高光学质量和紫外光敏特性的二氧化钛基有机-无机复合薄膜。

2、  一种基于权利要求1的制备方法制得的复合薄膜制备微光器件的方法，其特征在于：利用光刻机通过脊型光波导掩膜版对二氧化钛基有机-无机复合薄膜采用接触式曝光8-25分钟，然后在无水乙醇或丙酮中显影12-60秒得到脊型光波导器件。

3、  一种微光器件的制备方法，其特征在于：
1)利用台湾永光EPG533型正性光刻胶以每分钟1000-3000转的转速将光刻胶均匀旋涂在硅基片上，然后将沉积好的光刻胶薄膜在80-100℃的炉子或热板上处理1-5分钟，最后利用光刻机通过圆柱阵列掩膜版对该光刻胶薄膜采用接触式曝光50-80秒，在正胶显影液中显影25-120秒得到圆柱体阵列；
2)将所得圆柱体阵列在150-180℃中回流得到微透镜阵列母版；
3)将PDMS预聚物和固化剂按10∶1的重量比混合搅匀，并将其放入真空干燥箱中直至气泡完全去除，然后，将其浇注在微透镜阵列母版上并置于室温中固化24小时或90℃中固化1小时；
4)将固化后的PDMS冷却至室温后，将其从微透镜阵列母版上上剥离，得到微结构与微透镜阵列母版图案完全互补，大小等同的PDMS弹性印章；
5)将1摩尔钛酸丁酯和3～5摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
6)将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、2～4摩尔异丙醇和2～4摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
7)然后，将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、3～5摩尔乙醇和3～5摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
8)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶2-3∶2-1将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
9)取有机-无机复合基质母液重量3.0-4.0％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
10)将悬浊液以800-2000rpm旋转120-60s旋涂到硅衬底上形成复合薄膜，然后将PDMS弹性印章压印到复合薄膜上面，经紫外光照固化后，将PDMS弹性印章从固化的复合薄膜上去除得到微透镜阵列，所说的紫外光照固体采用短弧氙灯发射，其电流为15mA，照射10-15min。

4、  根据权利要求2或3所述的制备微光器件的方法，其特征在于：所说的光刻机采用JKG-2A型光刻机。

5、  根据权利要求2或3所述的制备微光器件的方法，其特征在于：所说的脊型光波导或圆柱阵列掩膜版采用二元掩膜铬板。

二氧化钛基有机-无机复合薄膜的制备及采用该薄膜制备微光器件的方法
技术领域
本发明涉及一种具有紫外光敏特性的低温有机-无机复合光电子材料的制备及其应用领域，具体涉及一种二氧化钛基有机-无机复合薄膜的制备及采用该薄膜制备微光器件的方法。
背景技术
随着光子学和集成光学的日益发展和研究兴趣的增加，特别是光通信系统及网络技术的迅速发展和需要，大大增加了对微光学器件的需求。微光学元件是光电子器件中的重要光学元件，在成像、准直、耦合以及色像差校正、波前形状控制等应用上起着不可替代的作用。目前微光学元件制作技术已较为成熟，然而由于使用设备昂贵，工艺过程复杂，因价格因素，致使微光学元件的应用，尤其是在民用产品方面的应用受到很大限制。随着我国成为世界的制造中心，微光学及微器件的加工和生产将向我国转移，廉价微光器件的批量制作技术需求将日益迫切，促使和激励人们进行光子和光波导材料及微器件的研究和开发。
近年来基于有机改性硅酸盐基复合材料在集成光电子学方面的应用，在国际上引起了科学家们极大的关注。有机改性硅酸盐具有良好的透光性，是通过在SiO₂等无机材料的结构网络中引进有机分子，获得的一种性能优越的新型光学材料，所以基于有机改性硅酸盐的溶胶-凝胶集成光学显示出潜在的光电子学应用前景。和无机玻璃基质材料相比，有机-无机复合材料随着有机基团的加入不但可以改进材料的物理、化学和机械特性，而且还可以改进无机基质的结构，使得对有机光敏分子基团异构化具有更大的空间。例如含有可聚合的包括未饱和的碳氢化合物或环氧物替代等有机基团的有机-无机复合材料已被广泛的研究和开发，因为这类复合材料可根据其紫外光的光敏特性结合掩模技术、激光写入技术、激光全息术或电子束曝光技术等，然后直接进行显影冲洗掉未被光照(未聚合)区域而实现光波导器件和微光器件的制作。除此之外，我们利用PDMS弹性印章可以直接在这类光敏材料上结合紫外光固化压印技术制备各类其他形状的微光学器件。由此可见，基于该类光敏复合材料的光器件制作过程，可以省去无机材料中必须的刻蚀过程，从而可大大降低器件制作成本和进行简单和批量制作。所以结合改进的溶胶-凝胶技术和低温有机-无机复合技术实现其具有良好光波导特性和紫外光敏特性于一身的二氧化钛基有机-无机复合光敏材料和微光器件制作的研究对于光子学和集成光学的发展将具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好光波导特性及紫外光敏特性的低温二氧化钛基有机-无机复合薄膜的制备及基于该薄膜制备微光器件的方法。
本发明的低温二氧化钛基有机-无机复合薄膜的制备方法如下：
1)首先，将1摩尔钛酸丁酯和3～5摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
2)其次，将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、2～4摩尔异丙醇和2～4摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
3)然后，将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、3～5摩尔乙醇和3～5摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
4)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶2-3∶2-1将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
5)取有机-无机复合基质母液重量3.0-4.0％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
6)利用旋转涂层工艺在转速为每分钟2500-4500转的情况下将悬浊液沉积在硅基片或玻璃基片上，将沉积好的薄膜样品放在70-85℃下处理3-5分钟得到具有高光学质量和紫外光敏特性的二氧化钛基有机-无机复合薄膜。
采用该复合薄膜制备微光器件的方法：利用光刻机通过脊型光波导掩膜版对二氧化钛基有机-无机复合薄膜采用接触式曝光8-25分钟，然后在无水乙醇或丙酮中显影12-60秒得到脊型光波导器件。
采用该复合薄膜制备微光器件的方法：
1)利用台湾永光EPG533型正性光刻胶以每分钟1000-3000转的转速将光刻胶均匀旋涂在硅基片上，然后将沉积好的光刻胶薄膜在80-100℃的炉子或热板上处理1-5分钟，最后利用光刻机通过圆柱阵列掩膜版对该光刻胶薄膜采用接触式曝光50-80秒，在正胶显影液中显影25-120秒得到圆柱体阵列；
2)然后将所得圆柱体阵列在150-180℃中回流得到微透镜阵列母版；
3)将PDMS预聚物和固化剂按10∶1的重量比混合搅匀，并将其放入真空干燥箱中直至气泡完全去除，然后，将其浇注在微透镜阵列母版上并置于室温中固化24小时或90℃中固化1小时；
4)将固化后的PDMS冷却至室温后，将其从微透镜阵列母版上上剥离，得到微结构与微透镜阵列母版图案完全互补，大小等同的PDMS弹性印章；
5)首先，将1摩尔钛酸丁酯和3～5摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
6)其次，将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、2～4摩尔异丙醇和2～4摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
7)然后，将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、3～5摩尔乙醇和3～5摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
8)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶2-3∶2-1将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
9)取有机-无机复合基质母液重量3.0-4.0％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
10)将悬浊液以800-2000rpm旋转120-60s旋涂到硅衬底上形成复合薄膜，然后将PDMS弹性印章压印到复合薄膜上面，经紫外光照固化后，将PDMS弹性印章从固化的复合薄膜上去除得到微透镜阵列，所说的紫外光照固体采用短弧氙灯发射，其电流为15mA，照射10-15min。
本发明的光刻机采用JKG-2A型光刻机；脊型光波导或圆柱阵列掩膜版采用二元掩膜铬板。
本发明采用改进溶胶-凝胶技术结合有机-无机复合技术在低温下制备具有良好光学特性的复合光敏特性薄膜，并利用掩膜技术制备光波导器件，其制备工艺简单，而且重复性好。采用二氧化钛作为无机基质和有机改性硅酸盐甲基三乙氧基硅烷和3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯(含有不饱和碳碳双键，其在紫外光的照射下碳碳双键会断裂再聚合生成稳定的聚合物)为有机基质的低温有机-无机复合光敏材料，通过基于其有机光敏功能基团以实现具有光敏特性同时集光波导特性于一身的有机-无机复合光电子材料。同时通过该类低温复合材料的紫外光敏特性结合掩模技术、压印技术或其它激光技术进行低成本的光波导器件或其它微光器件的制作。所以本发明对于实现微纳光电子器件的集成化和批量制作有重大意义。
附图说明
图1不同热处理温度下得到的二氧化钛基有机-无机复合薄膜的傅立叶变换红外光谱曲线图，其中横坐标为波数(cm^-1)，纵坐标为吸收率；
图2 Philips-FEI Quanta200扫描电子显微镜测量的基于该复合薄膜材料紫外光敏特性制作的脊型光波导阵列；
图3 Olympus BX51光学显微镜测量的基于光刻胶制作的微透镜阵列母版；
图4 Olympus BX51光学显微镜测量的以图3为母版转移到该光敏薄膜上所得的微结构图形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：1)首先，将1摩尔钛酸丁酯和3摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
2)其次，将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、4摩尔异丙醇和2摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
3)然后，将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、5摩尔乙醇和3摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
4)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶3∶1将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
5)取有机-无机复合基质母液重量3％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
6)利用旋转涂层工艺在转速为每分钟2500转的情况下将悬浊液沉积在硅基片或玻璃基片上，将沉积好的薄膜样品放在85℃下处理3分钟得到单层具有大约1.65微米厚的，而且表面光滑平整并具有紫外光敏特性和光波导特性的有机-无机复合光电子薄膜材料。
脊型光波导器件的制备：利用该复合薄膜材料本身的紫外光敏特性结合掩膜技术即可实现脊型光波导器件的制备。具体过程：首先，利用光学光刻工艺，其中光刻机为JKG-2A型、掩膜板是传统二元掩膜铬板，结合材料的紫外光敏特性即曝光处聚合形成稳定的高聚物。然后将曝光后薄膜放在无水乙醇中显影12-60秒，即可得到脊型光波导器件。
微透镜阵列的制备：
1)与上述光敏材料结合掩膜技术制备圆柱体阵列器件过程相同，利用台湾永光EPG533型正性光刻胶以每分钟1000转的转速将光刻胶均匀旋涂在硅基片上，然后将沉积好的光刻胶薄膜在100℃的炉子或热板上处理1分钟，最后利用光刻机通过圆柱阵列掩膜版掩膜版对该光刻胶薄膜采用接触式曝光80秒，在正胶显影液中显影25秒得到圆柱体阵列；
2)然后将所得圆柱体阵列在180℃中回流得到微透镜阵列母版；
3)将PDMS预聚物和固化剂按10∶1的重量比混合搅匀，并将其放入真空干燥箱(BIF-30型)中直至气泡完全去除，然后，将其浇注在微透镜阵列母版上并置于室温中固化24小时或90℃中固化1小时；
4)将固化后的PDMS冷却至室温后，将其从微透镜阵列母版上上剥离，得到微结构与微透镜阵列母版图案完全互补，大小等同的PDMS弹性印章；
5)将1摩尔钛酸丁酯和3摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
6)将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、4摩尔异丙醇和2摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
7)将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、5摩尔乙醇和3摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
8)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶3∶1将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
9)取有机-无机复合基质母液重量3％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
10将悬浊液以1000rpm旋转60s旋涂到硅衬底上形成复合薄膜，然后将PDMS弹性印章压印到复合薄膜上面，经紫外光照固化后，将PDMS弹性印章从固化的复合薄膜上去除得到微透镜阵列，所说的紫外光照固体采用短弧氙灯发射，其电流为15mA，照射10min。
实施例2：1)首先，将1摩尔钛酸丁酯和5摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
2)其次，将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、2摩尔异丙醇和3摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
3)然后，将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、3摩尔乙醇和5摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
4)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶2.5∶1.5将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
5)取有机-无机复合基质母液重量3.5％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
6)利用旋转涂层工艺在转速为每分钟3500转的情况下将悬浊液沉积在硅基片或玻璃基片上，将沉积好的薄膜样品放在80℃下处理4分钟得到单层具有大约1.65微米厚的，而且表面光滑平整并具有紫外光敏特性和光波导特性的有机-无机复合光电子薄膜材料。
微透镜阵列的制备：
1)利用台湾永光EPG533型正性光刻胶以每分钟3000转的转速将光刻胶均匀旋涂在硅基片上，然后将沉积好的光刻胶薄膜在90℃的炉子或热板上处理3分钟，最后利用光刻机通过圆柱阵列掩膜版掩膜版对该光刻胶薄膜采用接触式曝光50秒，在正胶显影液中显影120秒得到圆柱体阵列；
2)然后将所得圆柱体阵列在160℃中回流得到微透镜阵列母版；
3)将PDMS预聚物和固化剂按10∶1的重量比混合搅匀，并将其放入真空干燥箱(BIF-30型)中直至气泡完全去除，然后，将其浇注在微透镜阵列母版上并置于室温中固化24小时或90℃中固化1小时；
4)将固化后的PDMS冷却至室温后，将其从微透镜阵列母版上上剥离，得到微结构与微透镜阵列母版图案完全互补，大小等同的PDMS弹性印章；
5)将1摩尔钛酸丁酯和5摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
6)将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、2摩尔异丙醇和3摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
7)将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、3摩尔乙醇和5摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
8)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶2.5∶1.5将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
9)取有机-无机复合基质母液重量3.5％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
10)将悬浊液以800rpm旋转90s旋涂到硅衬底上形成复合薄膜，然后将PDMS弹性印章压印到复合薄膜上面，经紫外光照固化后，将PDMS弹性印章从固化的复合薄膜上去除得到微透镜阵列，所说的紫外光照固体采用短弧氙灯发射，其电流为15mA，照射12min。
实施例3：1)首先，将1摩尔钛酸丁酯和4摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
2)其次，将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、3摩尔异丙醇和4摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
3)然后，将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、4摩尔乙醇和4摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
4)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶2∶2将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
5)取有机-无机复合基质母液重量4％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
6)利用旋转涂层工艺在转速为每分钟4500转的情况下将悬浊液沉积在硅基片或玻璃基片上，将沉积好的薄膜样品放在70℃下处理5分钟得到单层具有大约1.65微米厚的，而且表面光滑平整并具有紫外光敏特性和光波导特性的有机-无机复合光电子薄膜材料。
微透镜阵列的制备：
1)利用台湾永光EPG533型正性光刻胶以每分钟2000转的转速将光刻胶均匀旋涂在硅基片上，然后将沉积好的光刻胶薄膜在80℃的炉子或热板上处理5分钟，最后利用光刻机通过圆柱阵列掩膜版掩膜版对该光刻胶薄膜采用接触式曝光65秒，在正胶显影液中显影70秒得到圆柱体阵列；
2)然后将所得圆柱体阵列在150℃中回流得到微透镜阵列母版；
3)将PDMS预聚物和固化剂按10∶1的重量比混合搅匀，并将其放入真空干燥箱(BIF-30型)中直至气泡完全去除，然后，将其浇注在微透镜阵列母版上并置于室温中固化24小时或90℃中固化1小时；
4)将固化后的PDMS冷却至室温后，将其从微透镜阵列母版上上剥离，得到微结构与微透镜阵列母版图案完全互补，大小等同的PDMS弹性印章；
5)将1摩尔钛酸丁酯和4摩尔乙酰丙酮混合搅拌均匀得溶液A；
6)将1摩尔3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、3摩尔异丙醇和4摩尔去离子水混合，然后加入0.01摩尔标准盐酸溶液作为催化剂，搅拌均匀水解-缩聚后得溶液B；
7)将1摩尔甲基三乙氧基硅烷、4摩尔乙醇和4摩尔去离子水混合均匀，然后加入0.01摩尔的标准盐酸作为催化剂并不断搅拌均匀水解-缩聚后作为溶液C；
8)按溶液A中钛酸丁酯、溶液B中3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯和溶液C中甲基三乙氧基硅烷摩尔比为1∶2∶2将溶液A、溶液B和溶液C混合室温下搅拌，得含硅钛的低温有机-无机复合基质母液；
9)取有机-无机复合基质母液重量4％的双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦光引发剂加入到复合基质母液中，并在暗室和室温下搅拌均匀得到悬浊液；
10)将悬浊液以2000rpm旋转120s旋涂到硅衬底上形成复合薄膜，然后将PDMS弹性印章压印到复合薄膜上面，经紫外光照固化后，将PDMS弹性印章从固化的复合薄膜上去除得到微透镜阵列，所说的紫外光照固体采用短弧氙灯发射，其电流为15mA，照射15min。
图1是上述实例中不同热处理温度下得到的二氧化钛基有机-无机复合光敏材料的傅立叶变换红外光谱曲线图，其中横坐标为波数(cm^-1)，纵坐标为吸收率。从图中可见，在100℃、200℃下处理得到的薄膜材料在波数约为1720cm^-1和1630cm^-1处对应的碳酰基酯基团峰和乙烯基基团的碳-碳键可以清楚被观察到，而且这些峰的强度随着温度的升高而减小；在300℃、400℃、500℃下处理得到的薄膜材料在波数约为1720cm^-1和1630cm^-1处对应的碳酰基酯基团峰和乙烯基基团的碳-碳键已经基本消失。这些结果表明，在300℃以下的热处理温下得到的复合材料才可能具有紫外光敏特性。
图2是上述实例1中利用Philips-FEI Quanta 200扫描电子显微镜测量的基于该复合薄膜基质材料紫外光敏特性制作的脊型光波导阵列。图2中脊型波导是利用JKG-2A型光刻机结合掩膜版(掩膜版图案是直径为20微米，间隔为20的条形波导阵列)曝光23分钟，显影16s得到的条形光波导阵列。从图2中可见，脊型光波导的宽度约为12微米，间隔约为20微米。
图3 Olympus BX51光学显微镜测量的基于光刻胶制作的微透镜阵列母版。图3中光刻胶微透镜阵列母版的制备过程及参数：以1000rpm的转速旋涂60s，在硅衬底上制备出光刻胶薄膜；将光刻胶薄膜前烘100℃，2分钟；然后利用JKG-2A型光刻机结合掩膜版(掩膜版图案是直径为20微米，间隔为8微米的圆阵列)曝光60秒，显影25秒，从而得到圆柱体阵列。将该圆柱体阵列在160℃环境中回流30分钟得到的图3所示的光刻胶微透镜阵列母版。
图4 Olympus BX51光学显微镜测量的以图3为母版转移到该光敏薄膜上所得微结构图形。对比图3和图4可以看出，经PDMS弹性印章可以将光刻胶微透镜母版阵列完整的转移到光敏薄膜上，并且效果良好。
综上所述，本发明的低温有机-无机复合材料除具有良好的光波导特性，还具有紫外光的光敏感特性，并可用作波导或其它微光器件应用材料，而且其器件制作具有简单和低成本的特点。