正折射率空間扮演了一個低通濾波器的角色,高空間頻率信息在其內(nèi)傳輸受到抑制。由于空間高頻信息的缺失,光學成像系統(tǒng)的分辨率受衍射極限限制,分辨率約為照明波長的二分之一。近年來,表面等離子體激元表現(xiàn)出亞波長傳輸、近場電場增強和模式體積小等新穎光學特性受到廣泛關(guān)注。基于表面等離子體耦合傳輸實現(xiàn)超衍射成像和光刻已經(jīng)發(fā)展成為一個重要的研究方向。本論文以實現(xiàn)器件可調(diào)諧為出發(fā)點,開展了亞波長成像和基于MIM結(jié)構(gòu)表面等離子體激元干涉光刻技術(shù)的研究。1.建立了實現(xiàn)亞波長成像的金屬/介質(zhì)平板結(jié)構(gòu)的理論模型,分析了傳統(tǒng)超透鏡工作波長受限的物理機制；在此基礎(chǔ)上,研究了介質(zhì)薄膜對SP模式的調(diào)制機理,實現(xiàn)SPR波長從紫外到可見頻率區(qū)間的連續(xù)可調(diào)；給出了Pode繪圖原理下OTF和SP模式之間的簡單對應關(guān)系。2.提出了一種工作于可見光波段,工作波長連續(xù)可調(diào)諧的超透鏡。通過分析介質(zhì)薄膜對表面等離子體模式的調(diào)制,給出了超透鏡的亞波長成像規(guī)律。研究結(jié)果表明,通過調(diào)節(jié)透鏡介質(zhì)薄膜的厚度可實現(xiàn)波長從375～515 nm、分辨率優(yōu)于λ/6、高能量透過率的亞波長成像。該超透鏡結(jié)構(gòu)簡單,可有效地減小制備誤差及表面粗糙度對亞波長成像的不利影響,降低了制造難度。該器件適用于成像、光刻及高密度數(shù)據(jù)存儲等方向。3.研究了一種基于MIM結(jié)構(gòu)表面等離子體干涉的亞波長光刻技術(shù)。相比于傳統(tǒng)開放式表面等離子體干涉技術(shù),該結(jié)構(gòu)利用表面等離子體腔模共振有效地提高了光刻分辨率和曝光深度,在照明波長550nm下實現(xiàn)光刻分辨率22nm(λ/25)。
【學位單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：O436.1;TH74

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本文編號：2810259