表面等离子体纳米直写光刻的理论与实验研究

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1、６分类号：０４３９单位代码：１０６３密级：公学号：２０１５０９０４００９硕士学位论文ｄ）中文论文题目：表面等离子体纳米直写光刻的理论与实验研究英文论文题目：ＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＳｕｒｆａｃｅＰ－ＷｒｌａｓｍｏｎｓＤｉｒｅｃｔｉｔｉｎｇＮａｎｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ论文作者：黄跃容指导教师：李玲研究员专业名称：凝聚态物理研究方向：微纳光电材料与器件所在学院：物理与电子工程学院论文提交日期：年６月６日论文答辩日期：２０１８年５月２４日四川师范大学学位论文独创性声明

2、本人声明：所早．交学位论文表面等离子体纳米直写光刻的理论与实验研宄，是本人在导师李玲指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引。用的内容外，本论文不含任何其它个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。一本人承诺致。如因不符而引：己提交的学位论文电子版与论文纸本的内容起的学术声誉上的损失由本人自负。学位论文作者：签字日期：年ｒ月知日学位论文出版授权书本人完全同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》“”（以下简称章程愿意将本人的硕士学位论文

3、提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表。《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播“”，同意按章程规定享受相关权益。：＾Ａ作者签名ｆ％列１各年」日论文题Ｒ：秦羼多」斜洛薇论．为夤綠氣辱叫２０１８６毕业院校：四川师范大学毕业年份：年月所在学院：所学专业：说明：本授权书由屮国学术期刊（光盘版）电子杂志社保存。联－通系电话：０１０６２７９１９５】６２７

4、９３１７６６２７９０６９３传真：０１０６２７９１８１４信地址：北京精华大学邮局８４４８信箱采编中心邮编：１０００８４摘要表面等离子体纳米直写光刻的理论与实验研究凝聚态物理专业研究生：黄跃容指导教师：李玲摘要为满足电子信息产业集成化、微型化的发展需求，高精度微纳米结构制造技术受到了各领域科学研究人员的广泛关注。人们在追求高分辨率的同时，也希望能尽可能地提高生产效率并降低成本。由于光的衍射现象的存在，传统的光学光刻分辨力很难突破光学衍射极限，这很大程度上限制了现代光学系统分辨率的提升。随着表面等离子体（SurfacePlasmons,SPs）研究和应用的快速发展，基于SPs的纳

5、米直写光刻技术在突破衍射极限上显现出极大的优势。SPs纳米直写光刻技术具有无需掩膜、简单的系统结构、灵活的刻写方式以及超衍射分辨力等优势，是一种具有很好的开发价值的新型微纳制造技术。本论文来源于开放课题“SPs纳米直写实验平台研制”，根据课题要求设计制作了以Bowtie结构为基础宏观探针，且系统性研究了光的极化方向、曝光量等系列参数对光刻结果的影响，为实现低成本、高重复率以及超分辨率的纳米直写光刻奠定基础。论文的主要工作内容和结果如下：1、提出一种Bowtie+电介质+金属的增强型纳米光刻结构（BIM），并利用CSTMicrowaveStudio（CST）软件数值计算获得了最小特征尺寸为

6、49nm的聚焦光斑，该结构相对于传统结构将最小焦斑尺寸压缩了近62%。同时相对于Bowtie+金属+电介质+金属的增强型纳米光刻结构(BMIM)，该结构能有效避免残留的顶层Ag影响光刻图形的呈现。2、理论仿真分析了极化方向对光刻图形质量的影响，结果表明当采用y方向线偏光时，电场主要集中在两个梯形区域；当采用x方向线偏光时，电场主要集中在中间狭缝开孔区域；当采用45°方向线偏光时，电场分布在整个开孔区域，焦斑成Bowtie形。CST仿真结果为实验装置的设计提供理论指导。3、设计制作了以Bowtie结构为基础宏观直探针，以及制备了Pr-Ag记录结构。4、搭建实验装置和优化光刻步骤，以便于形成

7、一套完备的光刻系统,为实现高重复率以及超分辨率的纳米直写光刻奠定基础。I四川师范大学硕士学位论文5、通过实验验证了极化方式的确能影响光刻图形质量，且实验结果与理论数据趋势一致且接近。进一步地，实验呈现了不同曝光量的超分辨光刻结果，得到了小于100nm的特征小孔，证明了本文所设计搭建以刻有Bowtie形孔径的宏观探针为基本工作单元的光刻系统是可以实现超分辨光刻的。关键词：超分辨光刻等离子体光刻Bowtie小孔接触探针BIM结构IIAb