[发明专利]一种共振型SOI超表面及其在纳米印刷术中的应用

权利要求书

1.一种共振型SOI超表面，其特征在于：

由多个单元结构周期性阵列于一平面上构成；

所述单元结构包括三层结构，由下至上依次为基底、介质层和顶层；

其中，

基底为具有正方形顶面的方块；

介质层为具有正方形顶面的方块；

顶层为纳米砖；

基底和介质层的顶面边长相同；

所述超表面对光的调制为沿纳米砖长轴偏振的光在纳米砖中发生共振，光直接反射；沿短轴偏振的光在介质层中发生多光束干涉，能量被基底吸收，以达到偏振分离的作用；

该超表面基于SOI纳米砖对反射率的精确调控，依据马吕斯定律设计印刷图案，将图案相应的强度信息保存于纳米砖阵列的旋向角排布中，以实现具有任意灰度变化且高分辨率的灰度图案的纳米印刷。

2.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于：所述基底和顶层为晶体硅材料；介质层为熔融石英。

3.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于：所述基底厚度0.5mm；纳米砖高H和介质层厚度d由SOI材料型号决定。

4.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于：所述纳米砖为长方体结构或椭圆形，其参数长/长轴L、宽/短轴W、高H均为亚波长尺寸；所述单元结构的周期C为介质层顶面的边长。

5.根据权利要求4所述的超表面，其特征在于：通过电磁仿真法优化纳米砖的几何结构参数L、W和C，调控分别沿纳米砖长短轴方向偏振的线偏光的电磁响应。

6.根据权利要求5所述的超表面，其特征在于，所述电磁响应最终表现如下：

(1)沿纳米砖长轴偏振的线偏光正入射到纳米砖上时，在纳米砖中发生局域磁场增强，直接全部反射；

(2)沿纳米砖短轴偏振的线偏光正入射到纳米砖上时，不发生电磁场增强现象，直接透过纳米砖，在介质层中发生多光束效应，能量被基底吸收，反射率被抑制。

7.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于：所述周期为纳米砖阵列中横向和纵向上相邻电介质纳米砖的中心轴的距离。

8.根据权利要求1所述的超表面，其特征在于：以介质层顶面两边为x轴和y轴，顶点为原点建立xoy坐标系，纳米砖长轴与x轴的夹角为纳米砖旋向角α，α范围为0～90°。

9.根据权利要求8所述的超表面，其特征在于：通过旋向角α的改变对光的反射率进行精确且连续的调控。

10.权利要求1～9任一项所述的超表面在纳米印刷的应用。