[发明专利]一种制备不同弯曲程度纳米梁的方法

说明书

本发明涉及一种制备不同弯曲程度纳米梁的方法，属于微纳加工领域。本发明公开了一种制备不同弯曲程度纳米梁的方法，主要利用聚焦离子束刻蚀系统(FIB)完成对不同弯曲程度纳米梁的制备，涉及微纳加工领域。本发明通过FIB刻蚀样品、氢氟酸缓冲液腐蚀样品两个步骤制备出纳米梁，通过控制聚焦离子束的束流大小和扫描时间制备出不同弯曲程度的纳米梁。本发明提供了一种制备不同弯曲程度纳米梁的方法，制备方法简单易行、制备精度高，为腔光力学的研究提供了新型纳米平台，为光力纳米器件的研究奠定了基础。

技术领域

本发明涉及微纳加工领域，具体涉及一种制备不同弯曲程度纳米梁的方法。

背景技术

光学微腔是一种能使光波在其中来回反射形成谐振的微纳尺度光学器件，可以用在亚波长尺度下实现对光场的局域作用，提高光和物质之间的相互作用。常见的光学微腔有法布里-珀罗腔、微盘腔、微环腔、微球腔以及光子晶体微腔。不同的光学微腔对光场的束缚能力也不同，引入品质因子Q和模式体积V两个参数来表征光学微腔局域光场能力的强弱。Q值越高，V值越低，即Q/V越大，表明微腔束缚光场的能力越强，越有利于增强光和物质的相互作用。

纳米梁是一种具有纳米量级几何尺寸、极高的品质因子和极小的模式体积的光学谐振腔，在实现相同量级的Q值与V值的情况下，纳米梁因为自身尺寸小、结构简单的特点，易于实现片上集成，更有利于未来光子集成器件的制备。目前，纳米梁在生物传感技术、非线性光学、腔量子电动力学、光力学及量子通讯等领域有着广泛的应用。

制备纳米梁结构的常用方法是电子束曝光(EBL)。基于EBL制备悬空纳米梁的方法通常分为以下步骤：(1)在样品表面涂光刻胶；(2)电子束曝光；(3)显影定影；(4)ICP/RIE刻蚀出空气孔结构；(5)氟化氢缓冲液腐蚀样品。完成上述步骤后，得到悬空纳米梁，基于EBL制备悬空纳米梁的操作流程复杂，耗时长，难以制备不同弯曲程度的纳米梁。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备不同弯曲程度纳米梁的方法，该方法制备流程简单，且能够制备出不同弯曲程度的纳米梁，并能对纳米梁弯曲程度进行调控；

具体步骤为：利用聚焦离子束光刻技术(FIB)直接刻蚀纳米梁以及其两侧的激发端和波导结构，最后将刻蚀好的完整样品用氢氟酸缓冲液腐蚀，制备出悬空纳米梁，即两步法制备悬空纳米梁，大大提高了制备样品的效率。将样品放在扫描电子显微镜下观察，用离子束扫描样品表面，通过控制离子束扫描的时间和束流的大小，制备出不同弯曲程度的纳米梁，扫描时间越长，束流越大，纳米梁的弯曲程度就会越大，为制备不同弯曲程度的纳米梁提供了实验方法。上述方法制备流程简单，可一次性制备出完整样品，并且能调控纳米梁的弯曲程度，为人们研究不同弯曲程度的纳米梁物理性质提供了一个平台。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种纳米梁，所述纳米梁为弯曲结构，所述纳米梁的弯曲程度可控；

一种制备不同弯曲程度纳米梁的方法，具体步骤如下：

步骤一、将中间层为二氧化硅的样品放入聚焦离子束电子束双束系统中，调节好电镜和离子束聚焦像散，设置聚焦离子束束流为较小的束流(几个pA到几十pA)，刻蚀空气孔；设置聚焦离子束束流为较大束流(几十pA到几百pA)，选择合适的刻蚀深度，利用聚焦离子束刻蚀纳米梁以及其两侧激发端和波导结构。

步骤二、将步骤一得到的样品放进配置好的氢氟酸缓冲液中，腐蚀样品中的二氧化硅层，取出样品，得到悬空纳米梁。

步骤三、将步骤二得到的悬空纳米梁放入聚焦离子束电子束双束系统中，用聚焦离子束扫描样品表面，通过控制扫描时间和束流大小，制备不同弯曲程度的纳米梁。

有益效果：