【摘 要】
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本论文围绕一种基于微尖结构的局域表面等离子体光刻技术进行了系统的研究。通过构造微尖结构掩模板来激发表面等离子体,再把表面等离子体汇聚于特征尺寸为纳米量级的点、线
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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本论文围绕一种基于微尖结构的局域表面等离子体光刻技术进行了系统的研究。通过构造微尖结构掩模板来激发表面等离子体,再把表面等离子体汇聚于特征尺寸为纳米量级的点、线、以及复杂形状的金属结构上,从而产生与金属结构对应的具有纳米尺度分布的局域增强场,对接触的光刻胶进行曝光,就可以实现具有超衍射、高效率、能够制作复杂图形等优点的局域表面等离子体光刻。与电子束直写技术和聚焦离子束直写技术相比,局域表面等离子体光刻技术具有工作效率高、适合制作较大面积图形的突出优点。本论文所提出的局域表面等离子体光刻技术为微细加工技术家族增添了新成员,是现有微细加工技术的一个有益补充,具有较大的发展潜力和广泛的应用前景。本论文的主要研究内容与结论如下:
(1)阐明了基于微尖结构的局域表面等离子体光刻的基本原理,深入分析了金属掩模结构与入射光相互作用的机理,利用时域有限差分法对微尖掩模板进行了光场分布计算,实现了表面等离子体的高效局域,证明了局域场的空间分布尺寸可达到20nm。接着,分析了局域表面等离子体光刻的特性,总结了内在规律,为实验的开展打下了良好的基础。
(2)构造了超分辨增强的局域表面等离子体掩模结构,实现了局域表面等离子体的放大增强,不但增强了局域场,而且缩小了局域场的空间分布尺寸。设计了微尖与光栅相结合的组合结构,能够有效控制表面等离子体的干涉,实现了局域光强的连续调制,有效解决了局域光强难以控制的难题。
(3)提出并发展了局域表面等离子体微尖掩模板制作技术,制作出了尖端特征尺寸小于50nm的多种复杂形状的掩模板;对掩模板的局域效应进行了“近场”和“远场”表征,实验验证了高效局域现象;搭建了局域表面等离子体光刻系统,进行光刻实验,制作了半高全宽小于100nm的图案,验证了局域表面等离子体光刻能够高效率地制作复杂形状的图案,并分析了影响局域表面等离子体光刻结果的主要因素。
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