基于聚焦離子束納米剪紙/折紙形變的三維微納制造技術及其光學應用
作者：陳珊珊; 劉幸; 劉之光; 李家方 北京理工大學物理學院; 教育部先進光電量子結構設計與測量重點實驗室; 北京市納米光子學與超精密光電系統重點實驗室; 北京100081; 中國科學院物理研究所光物理重點實驗室; 北京100190
摘要：高精度的三維微納制造技術是現代光電子學和微納光子學發展的重要基礎之一,是實現下一代微納光子集成器件的重要前提.納米尺度的剪紙和折紙技術由于能夠實現豐富的三維形變,正發展成為一門新興的研究領域.本文系統地介紹了一種新型的片上三維微納加工方法基于聚焦離子束的納米剪紙/折紙技術.該技術利用聚焦離子束輻照具有不同拓撲形貌的自支撐膜片,可實現優于50 nm精度、前所未見的三維形狀變換,包括片上、實時的多向折疊、彎曲、扭曲等形變.提出了“樹型”納米剪紙和“閉環”納米剪紙兩種類型的加工方法,并針對不同類型的工藝特性和優缺點進行分析對比.利用全局掃描納米剪紙技術制備的閉環納米結構實現了獨特的光學效應,包括超光學手性、超構表面衍射、相位和偏振調控以及光子自旋霍爾效應等.研究結果表明,納米剪紙/折紙形變技術在保持結構復雜性和功能性的同時,可實現高精度、原位、片上、一步成型的三維微納加工,可望為三維微納光子器件的設計、制備和應用提供一類新的設計方法和技術途徑,乃至為相關微納光學、微電子、微機電系統、生物醫學等領域的發展提供新穎的加工平臺.
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