[发明专利]高深宽比超分辨纳米光刻结构和方法

权利要求书

1.高深宽比超分辨纳米光刻结构，其特征在于：依次包括透明的上基底层、金属光栅层、光刻胶层、增益介质层、金属薄膜层和下基底层，所述金属光栅层、光刻胶层、增益介质层和金属薄膜层共同构成了基于表面等离子体的四层金属波导共振腔结构；

上基底层是由石英组成；

金属光栅层的材料为Cr、Au、Ag或Al，厚度为20nm～200nm，金属光栅的占空比为0.6～0.85；

光刻胶层厚度为20nm～500nm；

增益介质层厚度为5nm～40nm；

金属薄膜层厚度为20nm～50nm；

下基底层由石英、硅或者聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。

2.根据权利要求1所述的高深宽比超分辨纳米光刻结构，其特征在于：高深宽比超分辨纳米光刻方法，利用基于表面等离子体的四层金属波导共振腔结构的色散关系：

α2ϵ21-α2/ϵ2+α1/ϵ1α2/ϵ2-α1/ϵ1e2α2d1+α2/ϵ2+α1/ϵ1α2/ϵ2-α1/ϵ1e2α2d=α3ϵ3α3/ϵ3+α4/ϵ4α3/ϵ3-α4/ϵ4e2α3s-1α3/ϵ3+α4/ϵ4α3/ϵ3-α4/ϵ4e2α3s+1---(1)]]>

αj2=β2-k02ϵj,j=1,2,3,4---(2)]]>

其中，金属光栅层，介电常数为ε₁，厚度为d₁；

光刻胶层，介电常数为ε₂，厚度为d；

增益介质层，介电常数为ε₃，厚度为s；

金属薄膜层，介电常数为ε₄，厚度为d₄；

β、k₀分别表示金属波导支持的波矢和真空中光的波矢；

通过方程(1)和方程(2)分析出对于一个入射光波长下，通过优化增益介质层的材料折射率及其厚度，得到纳米图形深宽比值。