PDF《TE0 导模干涉刻写周期可调亚波长光栅理论研究 王茹 王向贤 ...》

2004 年, Luo 等[19,20] 通过特殊设 计的金属光栅掩模层来激发表面等离子体 (surface plasmons, SPs), 通过SPs干涉, 成功实现了亚波长 光栅的刻写. 自此, 基于 SPs 的亚波长光刻引起了 研究者的广泛关注. 2014年, Li等[21] 用400 nm飞 秒激光照射 Al 狭缝/光刻胶结构, 实现了基于 SPs 非线性吸收的亚波长光刻, 刻写了周期

138 nm 的 亚波长光栅. Liang 等[22] 用金属光栅和金属薄膜 组成的法布里 -珀罗腔进行 SPs 干涉光刻, 发现可 以提高刻写亚波长光栅图形的均匀性. Guo 等[23] 则在光栅掩模的基础上增加金属反射层, 发现利 用这种结构的腔共振特性, 不仅可以提高刻写亚 波长光栅图形的均匀性, 同时还可以增强 SPs 干涉 的强度. 这些 SPs 干涉光刻都需要通过特殊设计 的金属掩模层来激发 SPs, 这在一定程度上增加了 光刻的成本和复杂性, 且刻写的亚波长光栅周期 不可调.

2010 年, Sreekanth等[24] 用时域有限差分 法(?nite di?erence time domain, FDTD) 模拟, 并 从实验上实现了基于棱镜 ATR 结构的无掩模表面 等离子体干涉光刻, 刻写出了周期

156 nm 的亚波 长光栅. 但由于 SPs 的穿透深度有限, 因而只能采 用高折射率棱镜和薄光刻胶薄膜. Prabhathan 和Murukeshan [25] 提出用棱镜激发双金属层复合介 质结构中的长程表面等离子体进行 SPs 干涉光刻, 可实现在厚光刻胶条件下的亚波长光刻. 该结构虽 然可在厚光刻胶条件下进行亚波长光栅刻写, 但仍 然存在周期不可调的不足. 基于 SPs的亚波长光刻 ? 国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2013CBA01703)、 国家自然科学基金 (批准号: 61505074)、 兰州理工大学红柳青年教师培养 计划 (批准号: Q201509) 和巢湖学院自然科学基金 (批准号: XLZ201201) 资助的课题. ? 通信作者. E-mail: [email protected] ?

2016 中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulixb.iphy.ac.cn 094206-1 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

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094206 只能用 TM 偏振光作激发源.

2011 年, 我们提出了 既能用 TM 偏振光、 也能用 TE 偏振光激发的导模 干涉光刻技术, 该技术可在厚光刻胶条件下实现亚 波长光栅刻写 [26] . 同年, Wang 等[27] 提出并实现 了基于金属介质波导结构激发TE 导模干涉的亚波 长光栅刻写, 但由于该技术需要通过聚焦离子刻蚀 方法在金属薄膜上开缝, 显然也增加了光刻的成本 和复杂性.

2013 年, 我们提出了基于非对称金属包 覆介质波导结构的亚波长光刻技术 [28] , 并通过改 变光刻介质的厚度, 利用导模干涉场初步实现了不 同周期的大面积亚波长光栅刻写.

2014 年, Kanta 等[29] 在我们提出的导模干涉光刻研究的基础上, 成功利用导模干涉刻写了........