基于纳米压印技术高线密度光栅的研究

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1、硕士学位论文论文题目基于纳米压印技术的高线密度光栅研究研究生姓名刘俊涛指导教师姓名袁孝(教授)专业名称光学工程研究方向微纳光学设计与制造论文提交日期2013年5月基于纳米压印技术的高线密度光栅研究中文摘要基于纳米压印技术的高线密度光栅研究中文摘要高线密度光栅在等离子体诊断、X射线光谱学、天体物理学研究等方面具有重要的应用前景，基于纳米压印技术可低成本批量生产线宽在数十纳米到百纳米的结构。本论文主要对金自支撑透射光栅开展相关的理论与实验研究。采用严格耦合波理论模拟计算了光栅槽深、占空比、光栅有效面积比对光栅一级衍射效率的影响。模拟计算结果表明，

2、当槽深为100nm、占空比为0.5、光栅有效面积比为1时，在波长9.2nm处光栅的一级衍射效率达到最大，约为22%。采用紫外纳米压印技术、双层胶工艺和等离子体刻蚀工艺制备高分子光栅，研究刻蚀气体和刻蚀时间对双层胶结构的影响。搭建了微电镀装置，讨论了电镀过程中脉冲波形的占空比和脉冲电流对电镀金层质量的影响。结果表明，较小的脉冲波形占空比和脉冲电流有利于提高金层的致密性和光亮度。采用紫外光刻和微电镀技术制备光栅的支撑结构，研究了显影时间等光刻工艺参数对支撑结构形貌的影响。最后，制备了面积为10mm×10mm的金自支撑透射光栅，光栅有效面积比为0.

3、5，占空比为0.5，槽深为100nm，周期为550nm。利用纳米压印这一新型光刻技术并结合等离子体刻蚀和微电镀等工艺制备的金自支撑透射光栅，在航空航天、X射线光谱学和天体物理学等领域中具有广泛的应用前景。关键词：软X射线；自支撑透射光栅；纳米压印；微电镀作者：刘俊涛指导教师：袁孝IAbstract基于纳米压印技术的高线密度光栅研究Studyofthehighline-densitygratingbasedonnanoimprintlithographyAbstractHighlinedensitytransmissiongratinghasp

4、otentialapplicationsinplasmadiagnostics,X-rayspectroscopy,astrophysics,etc.Nanoimprintlithography(NIL)canbeusedtofabricatethestructuresbetweentensofnanometerandhundredsofnanometerwithbatchproductionandlowcost.Theoreticalandexperimentalinvestigationsofthegoldfree-standingtra

5、nsmissiongratingsareperformedinthisthesis.Therigorouscoupledwavetheoryisusedtodiscussthedependenceofthefirstorderdiffractionefficiencywiththedepth,dutycycleandeffectivearearatio.Theresultsshowthatthefirstorderdiffractionefficiencyof22%atthewavelengthof9.2nmcanbeachievedatth

6、edepthof100nm,thedutycycleof0.5andtheeffectivearearatioof1.ThepolymergratingisfabricatedbyusingUVnanoimprintlithography,doublelayerresistschemeandinductivelycoupledplasmaetching.Theinfluenceoftheetchinggasesandetchingtimeonsurfacemorphologyofdoublelayerresiststructureisinve

7、stigated.Theexperimentalsystemofmicro-electroplatingisdesigned.Theinfluenceofdutycycleofthepulseandpulsecurrentonthequalityofgoldlayerisstudied.Theresultsshowthatthedenserandbrightergoldlayercanbeobtainedwithsmallerdutycycleandpulsecurrent.Thefree-standingstructureisfabrica

8、tedwiththeUVlithographyandmicro-electroplating,andtheinfluenceofdevelopmenttimeont