本项目研究了入射光波与金属掩模结构相互作用产生局域表面等离子体波的模型,分析了表面等离子体波的局域特性与入射光偏振、金属掩模形状等之间的关系,采用时域有限差分方法建立了微纳结构局域光刻模型。在此基础上,发现了三种不同的光能量局域效应,提出了基于微尖结构、微球结构以及微图形边际结构的三种局域光刻技术。并发展了相应的表面等离子体高效局域化掩模结构设计方法和系统的制备工艺,成功地研制出用于微纳米结构制备的局域化光刻掩模。基于上述工作,课题组搭建了局域表面等离子体光刻系统,并利用442nm、365nm纳米的曝光光源开展实验,获得了特征尺寸约30纳米的光刻结果。实验证明本项目发展的局域光刻技术具有曝光效率高、可制作复杂图案且适合大面积纳米结构成形的优点。相关技术已经初步应用于生化传感芯片、新型人工结构材料以及可见光波段辐射天线的制备中。本项目发展的局域表面等离子体光刻是一种新颖的超衍射光刻技术,为纳光子器件的制备、纳米尺度物理新现象和新机理的研究提供了新的途径。
英文主题词Localzied surface plasmon;photolithography; metal mask; sub-diffraction.