ZnS衬底上二维亚波长结构抗反射表面的制备及性能研究

采用接触式紫外光刻和反应离子刻蚀工艺在ZnS衬底上制备二维亚波长结构抗反射表面。在优化的光刻工艺下,以CH4、H2及Ar的混合气体为刻蚀剂,研究了刻蚀工艺对刻蚀速率和刻蚀形貌的影响。结果表明,刻蚀速率随着射频功率的增大线性增大,随着工作压强的增加先增大后减小,随着CH4含量的增大先增大后降低。功率过大会导致刻蚀产物发生二次沉积,CH4流量过高会导致聚合物的生成加剧,这些都会影响刻蚀形貌。最后在优化的刻蚀工艺下制备出了8～12μm波段具有较好的宽波段增透效果的二维亚波长结构。

锗衬底上锥形二维亚波长结构的制备

为了在Ge衬底上制备出锥形二维亚波长结构,文章研究了紫外接触式光刻工艺和反应离子刻蚀工艺对光刻及刻蚀图形的影响。结果发现:由于紫外光的衍射效应,光刻胶图形顶部出现了凹坑,使其有效抗蚀厚度减小,提高光刻胶图形的有效抗蚀厚度,能有效增加最大刻蚀深度;在设计上适当增大掩膜版图形尺寸,即占空比f要略大于理论设定值,可以弥补后续刻蚀过程占空比的缩小;在刻蚀气体SF6中掺入一定量的O2可明显提高Ge的刻蚀深度;降低横向刻蚀速率,从而有利于制备出锥形浮雕结构。

双束延时飞秒激光调控制备二维亚波长周期阵列结构

利用偏振垂直的双束延时蓝色飞秒激光(400 nm)经柱透镜聚焦扫描钼表面,获得了二维矩形周期排列的方形和(椭)圆形阵列结构,以及六边形周期排列的三角形阵列结构。最小结构尺寸和周期达到100 nm和280 nm。研究发现双束飞秒激光的能量密度和能量比是不同类型结构形成及形貌转化的关键参数。通过优化激光参数,实现了圆形和三角形阵列结构的大面积均匀制备。两种周期排布的阵列结构的形成与双束延时飞秒激光与材料作用的超快动力学过程之间的瞬态关联作用以及作用过程中表面等离激元波的共线和非共线激发密切相关。该二维周期阵列结构加工方法及理论可拓展至其它硬质金属和半导体硅表面。