基于双bowtie结构的纳米直写光刻聚焦特性研究

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3、’．．．‘，．＇Ｖ．；委，－二乃哉备热Ｙ幸ＶＶ賊四川师范大学学位论文独创性声明寃本人声明：所阜巧学化论义基于双Ｂｏｗｔｉｅ结构的纳米育写化刻聚焦特性研经注，是本人在导师李玲教授指导下，独立进行研究工作已所经取发得表的或成撰果。除文中已或成果明引用的内容外，本论文不含任何其它个人或集体写过的作品本声。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。明的法律结果由本人承担。一致。起本人承诺：已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容如因不符而引的学学位术论声誉文上的损失由

4、本人自负。作者玄表＼签字曰期年６月心曰摘要基于双Bowtie结构的纳米直写光刻聚焦特性研究凝聚态物理专业研究生：郑杰指导教师：李玲摘要：近场直写纳米光刻技术具有操作系统简单，刻写方式灵活和无需掩膜的优点，而且能够有效地突破传统光刻中存在的衍射受限问题，从而获得更高分辨率的光刻图形。该技术是基于表面等离激元（SPs）进行工作的，SPs是指光子与金属表面的电子相互作用形成的电磁波，它具有短波长特性，能够突破衍射极限。然而，由于SPs只在金属与介质界面传播，而在垂直于金属表面方向上，SPs的强度以呈指数形式衰

5、减。这一特性导致了工作距控制难的问题，也使得获得的光刻图形深度浅、边缘模糊，从而阻碍了光刻技术的进一步发展。针对这些问题，基于单Bowtie（SB）结构的纳米光刻器件被提出。在SB结构下聚焦光斑的强度得到了极大的增强，尺寸也得到了较大的压缩。但是由于SB结构的不对称性使获得的聚焦光斑存在不对称的问题，不利于近场直写纳米光刻技术的发展。1.为了解决光斑不对称的问题，本论文在单Bowtie（SB）结构基础上提出了双Bowtie（DB）结构，利用COMSOL仿真模拟对比了两种结构的焦斑对称特性，计算结果表明在SB结构下

6、获得的焦斑呈椭圆形，而在DB结构下获得的焦斑呈圆形，因此DB结构的提出有效地解决了焦斑不对称问题。其次，利用仿真分析研究了DB结构的电场增强特性，虽然经过DB结构的透射光电场强度得到了局域增强，但仅限制在DB结构的下表面，因此导致了工作距短的问题。2.为了达到延长工作距的目的，文献[5,13,58]提出了单Bowtie结构+金属-介质-金属（SB-MIM）结构，该新型结构有效地解决了工作距短问题。因此，为了达到获得圆形焦斑和延长工作距的目的，本论文在SB-MIM结构的基础上提出了双Bowtie+金属-介质-金属（

7、DB-MIM）结构，并利用COMSOL仿真软件分析了极化方式调控对获得焦斑形状的影响，仿真结果表明在圆偏振光激励下可以获得圆形光斑。其次，利用软件模拟在DB-MIM结构下获得的焦斑尺寸约为45nm×45nm，工作距延长到50nm。另外，对影响焦斑质量的因素也进行了分析讨论，影响因素包括：DB结构尺寸、DB-MIM结构的各层厚度变化以及掩模材料。关键词:近场直写光刻技术，表面等离基元，超衍射，SB-MIM结构，DB-MIM结构。IAbstractCharacteristicInvestigationofNanome

8、terDirect-WritingLithographyFocusingbasedonBowtieNanostructureMajor:CondensedmatterphysicsPostgraduate:ZhengJieSupervisor:LiLingAbstract:Near-fielddirect-writingnanolithographytechnologyh