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《数值模拟探针诱导表面等离子体共振耦合纳米光刻》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、------------------------------------------------------------------------------------------------数值模拟探针诱导表面等离子体共振耦合纳米光刻第57卷第10期2008年10月100023290Π2008Π57(10)Π6643206物 理 学 报ACTAPHYSICASINICAVol.57,No.10,October,2008ν2008Chin.Phys.Soc.洪小刚 徐文东1)1)??3 李小刚 赵成强 唐晓东1)1
2、)2)1)(中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800)2)(华东师范大学信息科学技术学院,上海 200241)(2007年12月28日收到;2008年3月26日收到修改稿) 采用有损耗介质和色散介质的二维时域有限差分方法,数值模拟了以光波长51415nm的p偏振基模高斯光束为入射光源,激发Kretschmann型表面等离子体共振,并通过探针的局域场增强效应实现纳米光刻的新方法———探针诱导表面等离子体共振耦合纳米光刻.分别就探针与记录层的间距以及探针针尖大小,模拟分析了不同情—————————————
3、—————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------况下探针的局域场增强效应和记录层表面的相对电场强度振幅分布.结果表明,探针工作在接触模式时,探针的局域场增强效应最明显,记录层表面的相对电场强度振幅的对比度最大;当探针针尖距记录层5时,针尖下方记录层表面的相对电场强度振幅大于光刻临界值的分布宽度与针尖尺寸相近.关键词:纳米光刻
4、,表面等离子体共振,PACC:8116N,7320M11引言纳米科技是20世纪80年代逐步发展起来的前沿交叉学科,已成为21世纪信息时代的核心.纳米量级结构作为研究微观量子世界的重要基础之一,其制作技术已成为当前世界科学研究急需解决的问题.纳米结构制作的主要途径是采用光刻方法在物体上制作纳米量级图形.传统的光刻技术由于光的波动性,受到了衍射极限的限制,因此要获得高的空间分辨率一般是采用高数值孔径的物镜,短波长光源或非光学方法.目前这类光刻技术如193nm浸没式技术,157nm极短紫外光(EUV),电子束投影光刻(E
5、PL)和纳米压印光刻等,可制作45nm的节点,并朝着32nm发展.但这类光刻技术本身还具有一定不足之处,如:短波长光源的光学系统复杂、成本高;以电子束为光源的光刻技术受前散射效应、背散射效应、临近效应和电荷空间效应等影响容易造成光致抗蚀剂图形失真、基底材料受损;纳米压印光刻的印章制作困难,压印条件苛刻等.这些不足之处限制了它们在实际生产中的应用,因此有必要发展新的光刻技术.近场光学为光刻技术的发展提供了一条新的途——————————————————————————————————————--------------
6、----------------------------------------------------------------------------------[1]径.Betzig等人采用锥形光纤探针的近场光学显微镜(NSOM)在传统的光刻胶上很容易地实现了约为100nm的光刻线.但是这一光刻方法采用的光纤探针容易损坏,并且光学近场内能量的耦合、传递效率低;NSOM光刻速度慢,一般为几个μmΠs,而且光刻范围很小,只有100μm×100μm,使得实际应用受[2]到很大限制.Kuwahara将超分辨近场结构用于
7、光刻,并在可见光照射下刻出了线宽小于100nm的沟槽,至今超分辨近场结构光刻技术已经实现了31nm[3]的记录点,是目前最具应用前景的光刻技术之一.近年来对该技术的进一步研究过程中也发现了不少问题,一是在多次光刻后容易出现热疲劳现象而导致超分辨性能下降;二是采用贵金属(如铂、金和钯等)和多层结构(目前有的达到9层),制作工艺复杂、成本昂贵等.[4]本文提出了一种基于表面等离子体共振效应的近场光刻技术———探针诱导表面等离子体共振耦[5]合纳米光刻(PSPRN).它采用Kretschmann型激发[6]SPR膜系结构
8、,——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------通过金属探针的局域场增强效应在记录层上实现纳米量级的近场光刻.根据近场光学理论,这种技术能
