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近场直写纳米光刻技术具有操作系统简单,刻写方式灵活和无需掩膜的优点,而且能够有效地突破传统光刻中存在的衍射受限问题,从而获得更高分辨率的光刻图形。该技术是基于表面等离激元(SPs)进行工作的,SPs是指光子与金属表面的电子相互作用形成的电磁波,它具有短波长特性,能够突破衍射极限。然而,由于SPs只在金属与介质界面传播,而在垂直于金属表面方向上,SPs的强度以呈指数形式衰减。这一特性导致了工作距控制难的问题,也使得获得的光刻图形深度浅、边缘模糊,从而阻碍了光刻技术的进一步发展。针对这些问题,基于单Bowtie(SB)结构的纳米光刻器件被提出。在SB结构下聚焦光斑的强度得到了极大的增强,尺寸也得到了较大的压缩。但是由于SB结构的不对称性使获得的聚焦光斑存在不对称的问题,不利于近场直写纳米光刻技术的发展。1.为了解决光斑不对称的问题,本论文在单Bowtie(SB)结构基础上提出了双Bowtie(DB)结构,利用COMSOL仿真模拟对比了两种结构的焦斑对称特性,计算结果表明在SB结构下获得的焦斑呈椭圆形,而在DB结构下获得的焦斑呈圆形,因此DB结构的提出有效地解决了焦斑不对称问题。其次,利用仿真分析研究了DB结构的电场增强特性,虽然经过DB结构的透射光电场强度得到了局域增强,但仅限制在DB结构的下表面,因此导致了工作距短的问题。2.为了达到延长工作距的目的,文献[5,13,58]提出了单Bowtie结构+金属-介质-金属(SB-MIM)结构,该新型结构有效地解决了工作距短问题。因此,为了达到获得圆形焦斑和延长工作距的目的,本论文在SB-MIM结构的基础上提出了双Bowtie+金属-介质-金属(DB-MIM)结构,并利用COMSOL仿真软件分析了极化方式调控对获得焦斑形状的影响,仿真结果表明在圆偏振光激励下可以获得圆形光斑。其次,利用软件模拟在DB-MIM结构下获得的焦斑尺寸约为45nm×45nm,工作距延长到50nm。另外,对影响焦斑质量的因素也进行了分析讨论,影响因素包括:DB结构尺寸、DB-MIM结构的各层厚度变化以及掩模材料。