聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种有机硅聚合物,具有易拉伸,透光性好,易于成型以及生物兼容性好等优点,已经被广泛用于制作多种多样的微纳米器件。为了扩展PDMS的应用领域,金属材料被越来越多地集成于PDMS上,用于实现各种各样的功能。然而,在对PDMS表面进行金属图形化时,由于PDMS弹性模量小,热膨胀系数高,沉积的金属薄膜会受到PDMS的压缩应力而产生无规律的褶皱现象,金属薄膜的无规律褶皱现象会严重影响微纳米器件的稳定性和可靠性,甚至会使微纳米器件直接失效。为此,本文提出一种用于PDMS表面金属图形化的水溶性牺牲层转印方法。首先在比较各类水溶性材料性质特点之后,将聚丙烯酸(PAA)确定为本文所使用的水溶性牺牲层材料,建立了PAA薄膜厚度、厚度均匀性、粗糙度以及弹性模量与旋涂转速之间的关系。其次介绍了水溶性牺牲层转印方法的具体工艺流程,并利用水溶性牺牲层转印方法在PDMS上制作了不同尺寸不同形状的金属薄膜图形。接着利用扫描电子显微镜对金属图形的微观形貌进行了表征,发现金属薄膜表面平整光滑,没有明显的褶皱和裂纹。随后通过原子力显微镜测试对水溶性牺牲层转印方法制作的金属薄膜进行表面质量的评价并将其与直接溅射制作的金属薄膜对比。通过对比发现,利用水溶性牺牲层转印方法制作的金属薄膜上褶皱振幅减少了一个数量级,波长提高了近4倍,褶皱问题明显改善;并对利用水溶性牺牲层转印方法制作的金属薄膜上轻微褶皱的产生机理进行了研究,发现是由于转印过程中将PDMS压紧使PDMS发生了形变从而导致的轻微褶皱现象;同时由于水溶性牺牲层转印方法不需要直接在PDMS上溅射金属薄膜,避免了溅射过程中等离子体粒子和金属原子对PDMS表面的物理冲击,因此金属薄膜粗糙度减少了5倍。最后,本文利用提出的水溶性牺牲层转印方法在PDMS上制作了一种最小周期为4μm的金属可调光栅,并对其衍射效率、拉伸一致性及耐用性进行了测试和研究。结果表明利用水溶性牺牲层转印方法制作的金属光栅各级衍射效率均高于直接溅射制作的金属光栅,同时在0-50%拉伸变形量范围内其光栅常数的理论值和实际值基本保持一致,并且在1000次拉伸之后,依然能够保持良好的衍射效率及拉伸一致性,具有良好的可靠性、稳定性和耐用性。