本文關(guān)鍵詞：單層亞波長金屬光柵的剝離工藝及性能分析

  更多相關(guān)文章： 亞波長金屬光柵 納米壓印 剝離工藝 偏振器 透射增強

【摘要】：隨著微納加工工藝不斷發(fā)展,亞波長金屬光柵的特征尺寸逐漸降低,其應(yīng)用領(lǐng)域也隨之從遠(yuǎn)紅外光譜領(lǐng)域拓展到了近紅外和可見光光譜領(lǐng)域。多方向金屬納米光柵陣列作為偏振器件和光電探測器等設(shè)備相結(jié)合,組成的偏振角度測試樣機可以利用天空的偏振光方位角進(jìn)行導(dǎo)航。現(xiàn)今,該導(dǎo)航方式已經(jīng)成為一種新興的導(dǎo)航方法,不易受干擾、無積累誤差等優(yōu)點使其成為國內(nèi)外研究的熱點。本文致力于采用先進(jìn)的微納加工工藝制作出可以用于偏振角度測量的多方向單層亞波長金屬光柵陣列,并將其作為感光元件應(yīng)用于課題組制作的導(dǎo)航傳感器樣機中進(jìn)行相關(guān)的測試。本文首先利用等效布拉格腔體模型,討論了TM偏振光和TE偏振光下亞波長金屬光柵透射性能的異同。借助時域有限差分方法(FDTD),分析了介質(zhì)層的添加對金屬光柵透射性能的影響,研究了透射增強現(xiàn)象隨光柵金屬層高度和入射光波長增加的變化趨勢。證明了TE偏振光與TM偏振光相同,均可以在亞波長范圍內(nèi)出現(xiàn)透射異常的現(xiàn)象,并且介質(zhì)層的添加是TE偏振光通過亞波長金屬光柵產(chǎn)生透射增強的主要原因。依據(jù)課題組對偏振器件的性能要求,設(shè)計了一種基于納米壓印工藝和剝離工藝的單層亞波長金屬光柵的制作工藝流程。對各工藝步驟進(jìn)行了詳細(xì)地分析：討論了基底清洗對旋涂工藝的影響；通過正交實驗得到了合適的ICP刻蝕參數(shù),用于獲得側(cè)壁垂直的剝離膠結(jié)構(gòu)；提出了一種間隔超聲方法,在提高了剝離工藝的效率的同時避免了長時間大功率超聲對光柵結(jié)構(gòu)的破壞。根據(jù)優(yōu)化的工藝流程,本文在石英基底上制作了多方向的金屬光柵陣列作為本課題組的偏振光導(dǎo)航傳感器的感光元件。傳感器樣機的原始測角誤差在士1.2。以內(nèi),經(jīng)過多項式誤差補償后的測角誤差在±0.45°以內(nèi)。為了提高傳感器樣機的測角精度,從光柵加工流程角度討論了提高其偏振性能的辦法,提出了一種制作單層金屬光柵的改進(jìn)工藝,將金屬光柵在綠光下的透射率從40%提高到70%。利用改進(jìn)工藝制作出的多方向金屬光柵經(jīng)過傳感器樣機測試后,得到的測角原始誤差在士0.7。以內(nèi),經(jīng)過多項式誤差補償后均小于+0.25°
【關(guān)鍵詞】：亞波長金屬光柵 納米壓印 剝離工藝 偏振器 透射增強
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH741.6;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 緒論9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 亞波長金屬光柵9-18
• 1.2.1 亞波長金屬光柵的理論分析10-11
• 1.2.2 亞波長金屬光柵的制作及應(yīng)用11-18
• 1.3 選題依據(jù)及意義18-19
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容19-20
• 2. 介質(zhì)對亞波長金屬光柵透射性能的影響20-32
• 2.1 等效布拉格腔體模型21-23
• 2.2 單層亞波長金屬光柵的透射性能23-27
• 2.3 雙層亞波長金屬光柵的TE透射率27-31
• 2.4 總結(jié)31-32
• 3. 單層亞波長金屬光柵的制作32-54
• 3.1 納米壓印和剝離工藝32-38
• 3.1.1 納米壓印32-36
• 3.1.2 剝離工藝36-38
• 3.2 單層亞波長金屬光柵的制作38-49
• 3.2.1 制備單層亞波長金屬光柵的工藝流程38-39
• 3.2.2 基底的清洗39-42
• 3.2.3 旋涂以及納米壓印42-44
• 3.2.4 壓印膠和剝離膠的干法刻蝕44-47
• 3.2.5 基于間隔超聲的剝離工藝47-49
• 3.3 多方向單層金屬光柵的測試49-53
• 3.4 總結(jié)53-54
• 4. 多層結(jié)構(gòu)剝離工藝制作單層亞波長金屬光柵54-62
• 4.1 多層結(jié)構(gòu)的剝離工藝54-59
• 4.1.1 多層結(jié)構(gòu)剝離工藝流程55-56
• 4.1.2 多層結(jié)構(gòu)剝離工藝中的關(guān)鍵工藝56-57
• 4.1.3 光柵結(jié)構(gòu)對比以及理論分析57-59
• 4.2 基于改進(jìn)工藝的單層亞波長金屬光柵測試59-61
• 4.2.1 測試結(jié)果以及角度誤差對比59-61
• 4.3 總結(jié)61-62
• 5. 結(jié)論與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70

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