發(fā)布時間：2021-09-19 11:30

　　三維微納加工和制造技術是現代微納光子學領域發(fā)展的重要基礎,可以為三維微納尺度上操縱和控制光子以及下一代信息技術的發(fā)展提供廣闊的平臺。本論文提出了基于聚焦離子束系統的納米剪紙技術,實現了獨特的三維微納變形加工,成功制備了多種功能型微納光子結構,展現了優(yōu)異的光學性能。我們從傳統剪紙工藝出發(fā),采用高劑量的聚焦離子束作為“剪裁”手段,低劑量的離子束掃描作為“形變”手段,發(fā)展了“剪裁—變形”的原位納米剪紙技術。通過深入分析離子束掃描時發(fā)生的物理過程,提出了雙層應力分布模型,很好地預測了結構的變形過程。之后從離子束的掃描方式和結構的拓撲形貌兩方面入手,將納米剪紙歸納為局域掃描和全局掃描、樹狀結構和閉環(huán)結構等不同類型,并對各類型的工藝特性和優(yōu)缺點進行了分析對比。首先,基于樹狀納米剪紙技術,我們制備了垂直開口諧振環(huán)（Split Ring Resonator,SRR）與金屬孔組成的復合結構（EOT-SRR）陣列,由于三維電導耦合機制的作用,成功激發(fā)了顯著的法諾共振（Fano resonance）。通過對表面電流和透射光譜進行模擬分析,我們揭示了法諾共振的物理根源,并論證了三維電導耦合方案相對于傳統電容耦... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市

【文章頁數】：109 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

(a)中國發(fā)現最早的剪紙實物，北朝（公元386-581年）對馬團花剪紙

而是結合了從二維到三維的空間形變過程，得以實現更加復雜、更具觀賞性的立體剪紙結構，如圖1.2 所示。圖 1.2 現代立體三維剪紙技術作品[2]。1.2 現代剪紙工藝及科學技術應用剪紙除了在藝術領域和日常生活中有重要地位之外，在科學研究的很多方面也有著廣泛的應用。這是由于看似簡單的剪紙和折紙技術中其實蘊涵著深邃的科學思想。例如，常見的拉花剪紙工藝就涉及到從二維平面結構到三維立體結構的形變科學，其衍生出來的立體幾何變換知識非常豐富，一個顯著的特征是結構所占空間大小在形變過程中發(fā)生了幾個數量級的變化，而驅動這一變化所需要的能量設計又十分巧妙。因此，在科學研究領域，科學家們發(fā)展出種類繁多的技術手段，來實現不同系統中、不同條件下與剪紙類似的結構形變過程。1.2.1 科學領域的剪紙變形手段1.2.1.1 應力控制的剪紙變形剪紙中的折疊、彎曲等變形，究其根本，就是在結構不同的區(qū)域施加不同的應力，為了達到應力平衡，區(qū)域間的應力差會使結構發(fā)生形變。所以不管在什么

納米剪紙術及其光子學應用系統中，要實現結構的變形，有一項條件是必須要滿足的，那就是要對結構施加合適的應力分布。而針對不同的環(huán)境和不同的材料，會有不同的應力施加方式，在微納尺度，主要有毛細作用力[5-10]、薄膜殘余應力[11-14]、主動材料[15-20]等施加應力的方法。圖 1.3(a)為相應的原理圖[21]。


本文編號：3401532