基于扇贝效应表面等离子体激元耦合纳米阵列加工工艺

摘要

本发明公开了一种制备表面等离子体激元耦合结构纳米阵列的方法。其步骤包括：采用电子束曝光制作的纳米级刻蚀掩模对衬底进行深反应离子刻蚀，再进行金属镀膜得到所述三维“金属纳米结构阵列‑纳米间隔层‑金属薄膜”结构。金属纳米结构发生光子与自由电子局域电磁场共振产生很强的局域表面等离子体激元，且其衍射效应提供波矢补偿激发金属薄膜的传播型表面等离子体激元，形成局域表面等离子体激元‑传播型表面等离子体激元耦合，将光束缚在纳米尺度，引发金属与介质界面非常强的表面局域近场增强。本发明制作的结构将促进表面等离子体激元的新机理探索，在超材料、超高灵敏光学生物传感等领域有着重要的应用前景。

主权项

一种制备表面等离子体激元耦合结构纳米阵列的方法，包括如下步骤：采用电子束直写技术制作纳米级精度光刻胶图案并以此为掩模刻蚀衬底上的沉积层，形成“衬底刻蚀掩模”，随后采用“Bosch”工艺刻蚀衬底材料获得“纳米结构层‑间隔层‑衬底层”三维周期性阵列结构，最后对该结构进行真空镀膜，在纳米结构层和衬底层同时沉积纳米级厚度的贵金属薄膜，得到“金属化纳米结构层‑间隔层‑金属薄膜”形式的三维表面等离子体激元耦合结构形成“LSP‑SPP耦合”周期性纳米阵列，该“LSP‑SPP耦合”周期性纳米阵列的基本单元为“金属化纳米结构‑间隔层‑金属薄膜”三维阵列结构，制备过程中，三维阵列结构的纳米结构层图案、阵列周期根据掩模版设计控制，间隔层几何参数根据刻蚀工艺参数而调控，形成数十到数百纳米的高度和数十纳米的宽度。