纳米、微米尺度的表面结构优化可以有效改善材料表面性能。微纳结构功能表面研究是表面工程领域的热点方向。其中,固体材料表面光学和润湿特性的改进一直是表面工程领域的重要研究问题,其在航空、航天、生物、医学及能源材料等相关领域展现出了实际应用价值。目前,大面积微纳结构功能表面的可控制备仍是其推广应用的关键技术瓶颈。本文以多光束激光干涉光刻(LIL)技术为基础,针对反射和润湿功能表面的可控制备开展研究。本文主要完成的工作和取得的成果如下:首先,基于多光束干涉光场分布的理论,分析了三光束干涉情况下,空间角和偏振态矢量的不同组合关系对形成光场的影响,提出了空间角分布为(0°,90°,180°)对非对称三光束干涉光路设计,对应相干光束的偏振态组合为TE-TM-TE,并组建了非对称三光束激光干涉光刻系统。这种系统设计方案具有光路简化的优点,同时提高了对光场形成图案的控制能力,更容易实现高占空比结构的制备。其次,基于该系统,获得了干涉光刻曝光过程中工艺参数对结构形貌参数的影响规律,通过曝光剂量控制实现了对结构形状、高度和占空比的调控,进而达到周期性微纳掩模的大面积可控制备的目的。在此基础上,利用感应耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE)技术进行微纳结构转移,研究刻蚀过程中微纳结构的形成演化规律,揭示了各向同性刻蚀产生的主要原因,即掩模消耗和离子堆积。基于这两点原因,针对在亚微米尺度下难以实现高深宽比的大面积结构制备问题,进一步提出了循环等离子体刻蚀工艺解决方案,同时实现对微纳结构形貌的有效控制。基于上述激光干涉光刻和循环等离子体刻蚀方法,本文对反射和润湿功能表面进行了微纳结构制备及其表面性能研究。本文主要完成的工作和取得的成果如下:1.在微纳表面结构润湿特性研究方面,利用非对称三光束激光干涉光刻和循环等离子体刻蚀方法获得了不同几何参数的周期性微纳结构,实现了超疏水结构制备,其表面的水接触角超过160?,滚动角小于5?。揭示了周期性微纳结构顶端表面积占比与其表面粘附特性之间的正比关系,实现粘附力从2.36μN到30μN的表面周期性微纳结构的可控制备。通过控制疏水结构表面粘附力的差异性,实现了微液滴的传输。这项研究在很多领域中有着重要的应用,如靶向药输送,生物分子检测,选液运输和油/水分离等。2.在微纳表面结构减反射特性研究方面,根据仿生蛾眼结构和激光干涉光刻制造特点,设计了宽带减反射微纳表面结构,利用FDTD软件计算分析了蛾眼结构几何参数对其光学特性的影响,得到了满足宽光谱减反射性能要求的优化结构参数。利用非对称三光束激光干涉光刻和循环等离子体刻蚀方法获得了具有宽带减反射性能的仿生蛾眼表面结构,实现从可见光(400 nm)到中红外(11μm)区域的宽光谱范围平均反射率优于2%。对于在可见光、近红外和中红外宽光谱波段工作的光学器件开发,这种仿生蛾眼结构的研究具有重要意义。3.在润湿性能和减反射性能结合的多功能表面研究方面,利用非对称三光束激光干涉光刻,研究了循环等离子体刻蚀过程中复合表面结构的纳米结构修饰方法,实现了兼具超疏水和减反射的多功能集成表面结构,在可见光到近红外区域,结构的反射率稳定在1%左右,水接触角超过150?。这种兼具超疏水性的减反射结构具有可长期在恶劣环境中工作的优势。另一方面,开展微纳结构润湿功能表面润湿各向异性研究,利用双光束激光干涉光刻和循环等离子体刻蚀方法,实现了超疏水表面的粘附力各向异性的调控。通过对润湿各向异性的研究,揭示了结构形貌是影响栅线结构表面润湿各向异性的关键因素,从而实现了三种不同状态的润湿各向异性,即疏水各向异性、亲水各向异性和粘附力各向异性。这项研究对于实现液体操纵,定向液体传输和液体收集等提供了设计思路。