[發明專利]三維金屬光柵的制作方法

有效

• 申請號: 201410421763.3
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN105372735B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 曾春紅;付凱;李曉偉;林文魁;陸增天;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰,武岑飛

技術領域

本發明屬于微納加工及光電傳感器領域，具體地講，涉及一種三維金屬光柵的制作方法。

背景技術

量子阱紅外探測器(QuantumWell InfraredPhotodetector，簡稱QWIP)可以通過改變勢阱寬度和勢壘高度對帶隙寬度進行人工裁剪，實現響應波長的可控，其在國防探測、礦物資源探測、森林防火、工業監控及醫療衛生等領域有廣泛的應用前景，成為近年來紅外探測器領域研究的熱點。

然而，根據量子阱子帶躍遷選擇定則的限制，垂直于量子阱材料的入射光子不能激發QWIP量子阱中的基態電子躍遷，只有通過一定角度的入射或耦合方式才能吸收響應波段的紅外輻射。因此，目前利用表面周期性結構來引入額外的波矢，以改變入射光在介質中傳播的波矢，使入射光與表面等離子體波的波矢相匹配，滿足動量守恒定律，實現入射光波與表面等離子體激元的能量耦合，能量的局域增強作用。傳統的光耦合方式一般采用45°斜面的方法，使入射光線平行于量子阱生長方向入射，經過45°斜面的折射產生平行于量子阱生長方向的電矢量。相比于直接入射的方法，耦合效率提高不少，但是這樣的方法會犧牲部分量子阱。

另外，傳統的表面周期性結構采用的是二維結構光柵，入射光通過反射和衍射來實現光吸收，光只在量子阱層中通過兩次吸收路徑，因此二維光柵的光吸收效率仍然不高。近年來隨著GaN/AlGaN多量子阱紅外探測器的發展，由于受到GaN/AlGaN多量子阱材料體系極化和缺陷的限制，電子躍遷和輸運幾率較低，傳統的二維光柵的耦合效率已經顯示一定的局限性，對于更高耦合效率的光柵的需求更加迫切。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種三維金屬光柵的制作方法，包括步驟：在外延片上形成間隔排列的多個擋體；在所述擋體之間形成三維金屬結構；將所述擋體剝離去除，以在所述外延片上形成三維金屬光柵。

進一步地，所述多個擋體等間隔排列。

進一步地，所述“在襯底上形成預定間隔排列的多個擋體”具體包括步驟：在外延片上涂覆第一光刻膠層；在所述第一光刻膠層上涂覆第二光刻膠層；對所述第二光刻膠層和所述第一光刻膠層進行曝光、顯影，以形成間隔排列的多個擋體；其中，所述擋體包括未被曝光、顯影的第二光刻膠層的部分及未被曝光、顯影的第一光刻膠層的部分。

進一步地，在所述擋體中，所述未被曝光、顯影的第二光刻膠層的部分的寬度大于所述未被曝光、顯影的第一光刻膠層的部分的寬度。

進一步地，在步驟“在所述第一光刻膠層上涂覆第二光刻膠層”之前，以預定溫度對所述第一光刻膠層進行烘干。

進一步地，在步驟“在外延片上涂覆第一光刻膠層”之前，在外延片上涂覆增粘劑。

進一步地，所述第一光刻膠層采用LOR10A光刻膠，所述第二光刻膠層采用正性光刻膠材料。

進一步地，所述“將所述擋體剝離去除”具體包括：利用丙酮溶液將所述擋體的未被曝光、顯影的第二光刻膠層的部分去除剝離；利用乙醇及去離子水對去除掉未被曝光、顯影的第二光刻膠層的部分的擋體進行清洗；利用正性光刻膠顯影液將所述擋體的未被曝光、顯影的第一光刻膠層的部分去除剝離。

進一步地，所述擋體的高度大于所述三維金屬結構的高度。

本發明利用表面等離子體激元將能量束縛在金屬表面，在近場范圍內可以增強平行于量子阱材料生長方向上的的電場強度，設計三維結構的量子阱紅外探測器光柵，并采用熱蒸發的原理來制備三維金屬光柵，從而提高多量子阱對光的耦合效率，提高紅外探測器的探測靈敏度，進而促進紅外探測器系統向小型化、便攜式和高靈敏兼具的目標發展。

附圖說明

通過結合附圖進行的以下描述，本發明的實施例的上述和其它方面、特點和優點將變得更加清楚，附圖中：

圖1是根據本發明的實施例的三維金屬光柵的制作方法的流程圖；

圖2是根據本發明的實施例的制作三維金屬光柵的結構示意圖。

具體實施方式

以下，將參照附圖來詳細描述本發明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發明，并且本發明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發明的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。

圖1是根據本發明的實施例的三維金屬光柵的制作方法的流程圖。圖2是根據本發明的實施例的制作三維金屬光柵的結構示意圖。