论文部分内容阅读
随着对高能粒子和宇宙(x)射线探测的发展,金属自支撑亚微米周期透射光栅的制备取得了重大进步。纳米压印工艺因其可以低成本制作线宽在10 nm以下的结构而被有广阔的应用前景。本文采用纳米压印工艺,结合物理气相沉积,电感耦合等离子体刻蚀,微电镀,光刻,湿法腐蚀等微加工手段成功制备出面积达1cm×1 cm,200 nm周期的金自支撑光栅并测试了其衍射性能。 首先采用纳米压印技术将石英模板上的光栅结构转移到压印胶中。用电子束加热蒸发和电阻加热蒸发工艺在硅衬底上沉积5 nm的Cr和10 nm的金作为电镀的底电极,并分别尝试通过热压印和紫外光固化压印对压印模板上的结构进行转移。使用电感耦合等离子刻蚀去除压印的残余层,对于双层胶压印,则将刻蚀与斜角沉积工艺结合起来进行压印结构的转移。随后通过无氰镀金工艺进行金的微电镀,让金填充入结构的凹槽内。用氯苯超声清洗或等离子体刻蚀去除残余的压印胶,得到200 nm周期的金属光栅。采用光刻工艺在得到的金光栅表面制备支撑结构,并再次通过金电镀制备金属支撑结构。随后在样品表面涂上石蜡做为保护层,用HF和HNO3的混合溶液在硅片背面腐蚀出1 cm×1 cm的窗口。最后采用Ar气等离子体刻蚀去除5nm的Cr和10 nm的Au电极层,得到200 nm周期的金属自支撑光栅。 制备好的样品首先在一套266 nm波长的激光器上进行衍射实验。随后在合肥的同步辐射国家实验室标准计量工作站上进行衍射效率的测量,并对衍射测量的结果进行了分析和讨论。通过纳米压印工艺可以极低的成本复制光栅结构,不需要传统全息光刻所需的复杂的光学器件。所得结构与模板上的保持一致从而避免了光刻的不均匀。