基于非對稱金屬包覆介質(zhì)波導的納米光刻理論研究.pdf

1、本文基于非對稱金屬包覆介質(zhì)波導，使用棱鏡激發(fā)該結(jié)構(gòu)中的導模，刻寫一維亞波長光柵和二維多層亞波長光子結(jié)構(gòu)。通過分析導模的色散曲線和導模干涉光場分布圖，研究一維亞波長光柵和二維多層亞波長光子結(jié)構(gòu)的周期與相關(guān)參數(shù)的關(guān)系。該制備方法成本低廉，操作簡單，產(chǎn)出高，為這兩種微納結(jié)構(gòu)的廣泛利用提供了重要的理論參考，并且為以后在實驗中刻寫制備多層亞波長光子結(jié)構(gòu)提供了一種可能的方法。
　　具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)用325nm波長的激光激發(fā)

2、由Al膜，光刻膠，和空氣組成的非對稱金屬包覆介質(zhì)波導結(jié)構(gòu)中的零階導模，來刻寫不同周期，不同深寬比的亞波長光柵。通過零階導模色散曲線理論分析和有限元方法數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)改變光刻膠的厚度和折射率，導模的偏振可以刻寫不同周期和不同深寬比的亞波長光柵，并且刻寫的亞波長光柵最小周期能夠達90nm。
　　(2)基于非對稱金屬包覆介質(zhì)波導，利用棱鏡耦合方式激發(fā)該結(jié)構(gòu)中的TE0導模，通過兩束TE0導模干涉，從而在理論上實現(xiàn)刻寫周期可調(diào)的亞波長光柵。

3、在研究中，我們用TE0導模的色散曲線，研究了TE0導?？虒懙膩啿ㄩL光柵周期與激發(fā)光波長、光刻膠厚度和折射率、棱鏡之間的關(guān)系。再用有限元方法模擬的非對稱金屬包覆介質(zhì)波導中TE0導波模式的干涉電場分布進行驗證。最后，將TE0導模干涉光刻與表面等離子體干涉光刻進行比較，發(fā)現(xiàn)由于TE0導模穿透深度相較于SPP更大，故而可實現(xiàn)在厚光刻膠條件下，改變激發(fā)光波長、棱鏡折射率、光刻膠折射率、尤其是光刻膠厚度等方法有效調(diào)控亞波長光柵的周期。
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