[发明专利]松树状金属纳米光栅

说明书

本发明涉及一种松树状金属纳米光栅，其包括：一基底以及以阵列形式分布于该基底表面的多个三维纳米结构，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构、一第二长方体结构及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在基底的一表面，所述第二长方体结构设置在第一长方体结构远离基底的表面，所述三棱柱结构设置在第二长方体结构远离第一长方体结构的表面，所述三棱柱结构底面的宽度等于所述第二长方体结构上表面的宽度且大于所述第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和三棱柱结构均为一金属层。

技术领域

本发明涉及微纳米加工技术领域，尤其涉及一种松树状金属纳米光栅及其制备方法。

背景技术

金、银的纳米结构在很多领域具有重要的应用，例如纳米光学、生化传感器、超高分辨成像的精密光学仪器、表面等离子学和表面等离子激元光刻等领域严格依赖金纳米结构。研究人员制备金银的纳米结构多是通过Lift-off工艺、FIB的milling或电化学等。然而这些方案或因为引入化学试剂，导致结构性质不理想，或很难实现特定形貌及非常小的纳米结构。制备一定面形的金、银纳米结构，具有很大的挑战性。

在纳米结构的加工中，化学腐蚀决定于材料的化学性质，如硅可实现不同晶向的腐蚀速率不同，从而得到特定的三维纳米结构。然而，多数金属晶体很难实现化学腐蚀而得到特定的三维纳米结构。另外，干法刻蚀包括反应性离子刻蚀(reaction ion etching,RIE)和离子束辅助自由基刻蚀(ICP)，它们的刻蚀决定于离子的作用面，在该面下优先被刻蚀，而相应的一面则被保护或刻蚀速率非常慢，即纵向的刻蚀选择比远大于侧向。在合理的刻蚀选择比下，可以实现特定形状的纳米结构。聚焦离子束诱导刻蚀(FIBIE)也是制备三维纳米结构的干法刻蚀技术之一，但只能在一定方向上实现刻蚀，如可以实现倾斜槽形结构，结构尺寸较大和刻蚀掩膜的特许要求，限制了其应用与发展。三维金的纳米结构尤其困难。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种松树状的金属纳米光栅。

一种松树状金属纳米光栅，其包括：一基底以及以阵列形式分布于该基底至少一表面的多个三维纳米结构，所述三维纳米结构包括一第一长方体结构、一第二长方体结构及一三棱柱结构，所述第一长方体结构设置在基底的一表面，所述第二长方体结构设置在第一长方体结构远离基底的表面，所述三棱柱结构设置在第二长方体结构远离第一长方体结构的表面，所述三棱柱结构底面的宽度等于所述第二长方体结构上表面的宽度且大于所述第一长方体结构上表面的宽度，所述第一长方体结构和三棱柱结构均为一金属层。

一种松树状金属纳米光栅，其包括：一基底以及设置于该基底至少一表面的多个三维纳米结构，其特征在于，所述三维纳米结构包括一长方体结构以及一三棱柱结构，所述长方体结构设置在基底的一表面，所述三棱柱结构设置在长方体结构远离基底的表面，所述三棱柱结构底面的宽度大于长方体结构上表面的宽度，所述长方体结构和三棱柱结构为不同的金属层。

与现有技术相比，本发明所述三维纳米结构由至少两部分结构组成，不同的结构可以达到不同的效果，每层结构构成了不同宽度的谐振腔，每个谐振腔吸收相应共振波附近的光子，这种结构可以有效地扩展共振波了范围，三棱柱部分可以实现窄带共振吸收，长方体可以实现宽带吸收。同时这三层结构级联，实现场增强。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的松树状金属纳米光栅的结构示意图。

图2为图1的松树状金属纳米光栅沿线II-II的剖视图。

图3为在基底上实施多个图案的松树状金属纳米光栅的结构示意图。

图4为本发明第一实施例制备的三维纳米结构的分解图。

图5为本发明第一实施例制备松树状金属纳米光栅的工艺流程图。

图6为本发明第一实施例制备图案化的第一掩模层的工艺流程图。