[發明專利]松樹狀金屬納米光柵的制備方法

有效

• 申請號: 201710289458.7
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN108802879B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 朱振東;李群慶;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;B82Y30/00;B82Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種松樹狀金屬納米光柵的制備方法，包括以下步驟：提供一基底；在所述基底的表面設置一第一金屬層，在所述第一金屬層遠離基底的表面設置一隔離層，在所述隔離層遠離第一金屬層的表面設置一第二金屬層；在所述第二金屬層遠離隔離層的表面設置一圖案化的第一掩模層；刻蝕所述第二金屬層，得到多個三棱柱結構；刻蝕所述隔離層，得到多個第二長方體結構；刻蝕所述第一金屬層，得到多個第一長方體結構；去除剩余的光刻膠，得到三維納米光柵。

技術領域

本發明涉及微納米加工技術領域，尤其涉及一種松樹狀金屬納米光柵的制備方法。

背景技術

金、銀的納米結構在很多領域具有重要的應用，例如納米光學、生化傳感器、超高分辨成像的精密光學儀器、表面等離子學和表面等離子激元光刻等領域嚴格依賴金納米結構。研究人員制備金銀的納米結構多是通過Lift-off工藝、FIB的milling或電化學等。然而這些方案或因為引入化學試劑，導致結構性質不理想，或很難實現特定形貌及非常小的納米結構。制備一定面形的金、銀納米結構，具有很大的挑戰性。

在納米結構的加工中，化學腐蝕決定于材料的化學性質，如硅可實現不同晶向的腐蝕速率不同，從而得到特定的三維納米結構。然而，多數金屬晶體很難實現化學腐蝕而得到特定的三維納米結構。另外，干法刻蝕包括反應性離子刻蝕(reaction ion etching,RIE)和離子束輔助自由基刻蝕(ICP)，它們的刻蝕決定于離子的作用面，在該面下優先被刻蝕，而相應的一面則被保護或刻蝕速率非常慢，即縱向的刻蝕選擇比遠大于側向。在合理的刻蝕選擇比下，可以實現特定形狀的納米結構。聚焦離子束誘導刻蝕(FIBIE)也是制備三維納米結構的干法刻蝕技術之一，但只能在一定方向上實現刻蝕，如可以實現傾斜槽形結構，結構尺寸較大和刻蝕掩膜的特許要求，限制了其應用與發展。三維金的納米結構尤其困難。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種松樹狀金屬納米光柵的制備方法。

一種松樹狀金屬納米光柵的制備方法，包括以下步驟：提供一基底；在所述基底的表面設置一第一金屬層，在所述第一金屬層遠離基底的表面設置一隔離層，在所述隔離層遠離第一金屬層的表面設置一第二金屬層；在所述第二金屬層遠離隔離層的表面設置一圖案化的第一掩模層；刻蝕所述第二金屬層，得到多個三棱柱結構；刻蝕所述隔離層，得到多個第二長方體結構；刻蝕所述第一金屬層，得到多個第一長方體結構；去除剩余光刻膠，得到三維納米光柵。

一種松樹狀金屬納米光柵制備方法，包括以下步驟：提供一基底；在所述基底的表面設置一第一金屬層，在所述第一金屬層遠離基底的表面設置一第二金屬層，所述第一金屬層和第二金屬層的材料不同；在所述第二金屬層遠離第一金屬層的表面設置一圖案化的第一掩模層；刻蝕所述第二金屬層，得到多個三棱柱結構；刻蝕所述第一金屬層，得到多個第一長方體結構；去除剩余光刻膠，得到三維納米光柵。

與現有技術相比，本發明通過最簡單的反應性離子刻蝕(RIE)，制備一種形如松樹狀的納米結構。不僅實現縱向和側向各向異性刻蝕。同為縱向，也實現了各向異性刻蝕，從而實現了所需的納米結構。而且在光刻膠/第二金屬層雜化結構的表面沉積一第三金屬層可以調節金屬層的電荷分布，利于加工。通過計算發現，在近場和遠場，松樹型光柵都具有非常優越的光學特性。值得一提的是，這種光柵的柵線方向可以變換角度。同時這三層結構級聯，實現場增強。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例提供的松樹狀金屬納米光柵的結構示意圖。

圖2為圖1的松樹狀金屬納米結構沿線II-II的剖視圖。

圖3為在基底上實施多個圖案的松樹狀金屬納米光柵的結構示意圖。

圖4為本發明第一實施例制備的三維納米結構的分解圖。

圖5為本發明第一實施例制備松樹狀金屬納米光柵的工藝流程圖。