利用干涉光刻和双光子聚合技术制造带有功能缺陷的二维光子晶体(英文)

摘要

光子晶体是一种介电常数呈周期性变化的介质材料,它由介电常数不同的两种材料周期排列组成,因其周期性而产生了光子禁带,为了产生比较大的光子禁带宽度,这两种材料的介电常数比一般大于2,光子晶体可以使某一频段上的光波无法通过,继而达到滤波的目的.设计了在硅基底上制作六边形孔阵的二维光子晶体的方法,这个结构具有特殊的光学特性;经过实验尝试,最终得到了能够制造符合要求的光子晶体的尺寸参数.制作这样的光子晶体要在涂有光刻胶的硅基质上进行一步干涉光刻,为完成这个光刻实验搭建了三光束光刻光路,通过多次曝光实验得到了符合仿真数据的光子晶体结构参数.通过利用双光子聚合的方法在光刻胶上可以制作点或是线缺陷,再利用如三电极电化学(HF溶液)等方法对光刻胶进行刻蚀,可制造空气柱深宽比相对较大的光子晶体.将这个模型记录在硅基底上,形成的光子晶体就具有如滤波等特殊能力.也可以利用相同的原理得到想要的光子晶体结构,以控制不同频段上的光波.这种工艺提供了更快速、低成本的制造更大型、更复杂的所需光子晶体结构的可能.