發(fā)布時(shí)間：2021-09-19 11:30

　　三維微納加工和制造技術(shù)是現(xiàn)代微納光子學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的重要基礎(chǔ),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(shù)的發(fā)展提供廣闊的平臺(tái)。本論文提出了基于聚焦離子束系統(tǒng)的納米剪紙技術(shù),實(shí)現(xiàn)了獨(dú)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(jié)構(gòu),展現(xiàn)了優(yōu)異的光學(xué)性能。我們從傳統(tǒng)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(shù)。通過深入分析離子束掃描時(shí)發(fā)生的物理過程,提出了雙層應(yīng)力分布模型,很好地預(yù)測了結(jié)構(gòu)的變形過程。之后從離子束的掃描方式和結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫蚊矁煞矫嫒胧?將納米剪紙歸納為局域掃描和全局掃描、樹狀結(jié)構(gòu)和閉環(huán)結(jié)構(gòu)等不同類型,并對(duì)各類型的工藝特性和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析對(duì)比。首先,基于樹狀納米剪紙技術(shù),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(fù)合結(jié)構(gòu)（EOT-SRR）陣列,由于三維電導(dǎo)耦合機(jī)制的作用,成功激發(fā)了顯著的法諾共振（Fano resonance）。通過對(duì)表面電流和透射光譜進(jìn)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(dǎo)耦合方案相對(duì)于傳統(tǒng)電容耦... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

(a)中國發(fā)現(xiàn)最早的剪紙實(shí)物，北朝（公元386-581年）對(duì)馬團(tuán)花剪紙

而是結(jié)合了從二維到三維的空間形變過程，得以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜、更具觀賞性的立體剪紙結(jié)構(gòu)，如圖1.2 所示。圖 1.2 現(xiàn)代立體三維剪紙技術(shù)作品[2]。1.2 現(xiàn)代剪紙工藝及科學(xué)技術(shù)應(yīng)用剪紙除了在藝術(shù)領(lǐng)域和日常生活中有重要地位之外，在科學(xué)研究的很多方面也有著廣泛的應(yīng)用。這是由于看似簡單的剪紙和折紙技術(shù)中其實(shí)蘊(yùn)涵著深邃的科學(xué)思想。例如，常見的拉花剪紙工藝就涉及到從二維平面結(jié)構(gòu)到三維立體結(jié)構(gòu)的形變科學(xué)，其衍生出來的立體幾何變換知識(shí)非常豐富，一個(gè)顯著的特征是結(jié)構(gòu)所占空間大小在形變過程中發(fā)生了幾個(gè)數(shù)量級(jí)的變化，而驅(qū)動(dòng)這一變化所需要的能量設(shè)計(jì)又十分巧妙。因此，在科學(xué)研究領(lǐng)域，科學(xué)家們發(fā)展出種類繁多的技術(shù)手段，來實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)中、不同條件下與剪紙類似的結(jié)構(gòu)形變過程。1.2.1 科學(xué)領(lǐng)域的剪紙變形手段1.2.1.1 應(yīng)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(jié)構(gòu)不同的區(qū)域施加不同的應(yīng)力，為了達(dá)到應(yīng)力平衡，區(qū)域間的應(yīng)力差會(huì)使結(jié)構(gòu)發(fā)生形變。所以不管在什么

納米剪紙術(shù)及其光子學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形，有一項(xiàng)條件是必須要滿足的，那就是要對(duì)結(jié)構(gòu)施加合適的應(yīng)力分布。而針對(duì)不同的環(huán)境和不同的材料，會(huì)有不同的應(yīng)力施加方式，在微納尺度，主要有毛細(xì)作用力[5-10]、薄膜殘余應(yīng)力[11-14]、主動(dòng)材料[15-20]等施加應(yīng)力的方法。圖 1.3(a)為相應(yīng)的原理圖[21]。


本文編號(hào)：3401532