1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
在使用电铸方法制作金属光栅时, 采用传统的计时电铸方法常常不能保证金属栅条具有精确的沉积厚度。为了能够实时监测光栅栅条的沉积厚度, 以实现电铸截止时刻的精确判断, 建立了基于衍射效率判断金属沉积厚度的在线监测系统。采用严格耦合波理论计算了Au在光刻胶沟槽中进行沉积时, 衍射效率随Au沉积厚度的变化规律, 并讨论了光刻胶占宽比、电铸电流密度对衍射效率的影响; 计算了电铸池、镀液对监测激光能量造成的损耗。实验得到的效率曲线与仿真结果相一致; 电铸池、镀液对光能的损耗达9488%。实验结果表明, 采用在线监测方法实时判断金属沉积厚度是合理有效的; 光刻胶占宽比对在线监测影响不大; 电铸电流密度对在线监测有影响, 且电流密度越高越有利于截止点的判断。
金属光栅 在线监测 严格耦合波理论 占宽比 电流密度 能量损耗 metallic grating in-situ monitoring RCWA duty cycle current density energy loss
1 陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 中国人民解放军63908部队,河北 石家庄 050003
当前微流控表面增强拉曼散射(SERS)检测领域常用的贵金属纳米颗粒溶胶单位体积内热点区域数量有限且热点区域范围较小, 而贵金属纳米三维阵列结构加工时间长, 成本高昂并存在“记忆效应”。本文提出了集成到微流道的复合Ag/SiO2正弦光栅SERS基底结构, 可以利用激光干涉光刻技术进行制备, 无需预制掩膜版, 可实现大面积、低成本SERS基底简易快速制备。利用严格耦合波分析方法(RCWA)建立了复合正弦光栅表面电场增强数学评估模型, 推导了表面等离子体共振(SPP)耦合吸收率数学模型, 分析了入射光、复合正弦光栅结构与外界环境介电常数的优化匹配关系, 得到了入射光785 nm条件下的最佳复合正弦光栅结构。通过制备加工并实验验证了复合正弦光栅的SERS性能, SERS增强因子(EF)能够达到104。
复合正弦光栅 微流控 RCWA RCWA composite sinusoidal grating SERS SERS microfluidics
1 华中光电技术研究所武汉—光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春130022
在亚波长区(λ/n<Λ<λ)具有较低反射率和零级透射率,然而在小周期区(Λ<λ/n)具有低反射率和透射率。因此,基于严格耦合波分析(RCWA)理论,以硅基底仿生小周期蛾眼微纳结构为例,设计并分析了针对该结构反射率及透射率的影响因素,如占空比、刻蚀深度、周期等,并给出了最优化参数组合。在制作过程中采用电子束刻蚀及剥离技术进行掩模图形的光刻,然后经过反应离子刻蚀得到所需深度。最后,应用原子力显微镜进行结构形貌表征,红外光谱仪测试得到该结构反射率在7%左右,透射率约为69%～93%。
严格耦合波分析 蛾眼 小周期微纳结构 反射率 抗反射特性 RCWA moth-eye small periodic micro-nanostructures reflectivity antireflective performance
青岛大学 物理科学学院, 山东 青岛 266071
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
2 西安交通大学 金属材料强度国家重点实验室, 陕西 西安 710049
采用微加工工艺在Si衬底上制备了微柱和微锥阵列, 结合光学建模分析, 研究了结构参数对中长波(2.5~9 μm)红外光反射率的影响规律。使用严格耦合波分析方法(RCWA)计算的微结构反射光衍射效率与傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)测试的反射率结果吻合较好。研究结果表明, Si基微结构对TM及TE偏振光均有良好的红外光减反特性, 微锥结构具有更好的减反效果, 2.5~6.5 μm中红外偏振光的反射率低至2%, 同时表现出良好的宽谱与广角度减反特性。
Si基微结构 中长波红外 偏振 Si based microstructures RCWA RCWA mid-and long-wavelength infrared polarizations 红外与激光工程
2017, 46(4): 0404001
1 长春理工大学 光电工程学院, 长春 吉林 130022
2 华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室, 武汉 湖北 430223
应用严格耦合波分析方法(RCWA), 在本征硅片衬底表面设计并制作了一种圆柱形抗反射微结构元件。通过MATLAB软件模拟仿真确定其最优参数组合, 使反射率设计值为3%。应用二元曝光技术和反应离子刻蚀技术制作了单面和双面的圆柱形微结构, 根据结果得到射频功率、气体流量及工作气压对微结构侧壁陡直度及形貌具有很大影响。还分析比较了形状(t为实际柱顶面直径与底面直径之比)与反射率的关系。采用热场发射扫描电子显微镜对该结构进行形貌表征, 综合显微成像红外光谱仪对反射率进行测量。实验结果: 制作了单面、双面微结构与无结构本征硅片反射率做比较双面圆柱形微结构的抗反射效果最好, 反射率达8%左右, 基本达到抗反射设计要求。
严格耦合波分析方法(RCWA) 圆柱形微结构 反应离子刻蚀 反射率 rigorous coupled wave analysis(RCWA) cylindrical microstructure RIE reflectance 红外与激光工程
2016, 45(6): 0622002
