PDMS软模基光耦合超分辨率表面等离子体纳米光刻技术

"Eur.Phys.J.Appl.Phys.82,30401(2018) - Surface plasmons superresolution nanolithography technique by using polydimethylsiloxane soft mold based on light coupling - Chuanwang He, Peng Huang, Bin Fan, Xiaochun Dong" 本文介绍了一种利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）软模具基于光耦合实现表面等离子体超分辨率纳米光刻的新技术。传统的光刻技术受限于衍射极限，而表面等离子体（SP）则能够突破这一限制，通过激发金属表面的SP共振，可以实现远小于曝光波长的分辨率。 在该研究中，研究人员使用PDMS软模具替代了常规的硬掩模。PDMS材料具有良好的光学透明性和弹性，能够有效地与光进行耦合。当光线照射到PDMS模具上时，它会与银层发生相互作用，产生SP共振。这种SP共振效应使得能量集中在一个非常小的区域，从而实现了纳米尺度的精细图案化。 通过数值模拟，作者计算了电场分布，进一步分析了光在PDMS模具和银层之间的耦合作用，以及如何优化这种耦合以提高光刻的分辨率和对比度。实验结果显示，该技术可以实现1/10曝光波长的超分辨率，对比度高达0.97，这对于纳米尺度的器件制造和微纳光学元件的设计具有重大意义。 表面等离子体超分辨率纳米光刻技术的应用广泛，包括但不限于生物传感器、纳米电子器件、量子点阵列、光子晶体等领域。使用PDMS软模具的优势在于成本较低、工艺简单且可重复性好，这为大规模生产提供了可能。 此外，文章还讨论了影响光刻效果的各种因素，如模具的形状、材料的折射率、银层的厚度以及光源的波长等，并对这些参数进行了优化以达到最佳的光刻性能。作者们通过实验验证了理论模型的准确性，并对未来可能的技术改进和应用方向给出了展望。 这篇研究论文展示了表面等离子体与光耦合在纳米光刻领域的潜力，提出了一种创新的方法来提高光刻分辨率，对于推动纳米科技的发展具有重要的科学价值和实际应用前景。