單層亞波長(zhǎng)金屬光柵的剝離工藝及性能分析.pdf

1、隨著微納加工工藝不斷發(fā)展，亞波長(zhǎng)金屬光柵的特征尺寸逐漸降低，其應(yīng)用領(lǐng)域也隨之從遠(yuǎn)紅外光譜領(lǐng)域拓展到了近紅外和可見光光譜領(lǐng)域。多方向金屬納米光柵陣列作為偏振器件和光電探測(cè)器等設(shè)備相結(jié)合，組成的偏振角度測(cè)試樣機(jī)可以利用天空的偏振光方位角進(jìn)行導(dǎo)航?，F(xiàn)今，該導(dǎo)航方式已經(jīng)成為一種新興的導(dǎo)航方法，不易受干擾、無積累誤差等優(yōu)點(diǎn)使其成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文致力于采用先進(jìn)的微納加工工藝制作出可以用于偏振角度測(cè)量的多方向單層亞波長(zhǎng)金屬光柵陣列，并將其作為

2、感光元件應(yīng)用于課題組制作的導(dǎo)航傳感器樣機(jī)中進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試。
　　本文首先利用等效布拉格腔體模型，討論了TM偏振光和TE偏振光下亞波長(zhǎng)金屬光柵透射性能的異同。借助時(shí)域有限差分方法(FDTD)，分析了介質(zhì)層的添加對(duì)金屬光柵透射性能的影響，研究了透射增強(qiáng)現(xiàn)象隨光柵金屬層高度和入射光波長(zhǎng)增加的變化趨勢(shì)。證明了TE偏振光與TM偏振光相同，均可以在亞波長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)透射異常的現(xiàn)象，并且介質(zhì)層的添加是TE偏振光通過亞波長(zhǎng)金屬光柵產(chǎn)生透射增強(qiáng)的主要

3、原因。
　　依據(jù)課題組對(duì)偏振器件的性能要求，設(shè)計(jì)了一種基于納米壓印工藝和剝離工藝的單層亞波長(zhǎng)金屬光柵的制作工藝流程。對(duì)各工藝步驟進(jìn)行了詳細(xì)地分析:討論了基底清洗對(duì)旋涂工藝的影響;通過正交實(shí)驗(yàn)得到了合適的ICP刻蝕參數(shù)，用于獲得側(cè)壁垂直的剝離膠結(jié)構(gòu);提出了一種間隔超聲方法，在提高了剝離工藝的效率的同時(shí)避免了長(zhǎng)時(shí)間大功率超聲對(duì)光柵結(jié)構(gòu)的破壞。根據(jù)優(yōu)化的工藝流程，本文在石英基底上制作了多方向的金屬光柵陣列作為本課題組的偏振光導(dǎo)航傳感器的