[发明专利]一种超材料薄膜的无基底悬空式多层高精度纳米加工工艺

说明书

本发明公开了一种超材料薄膜的无基底悬空式多层高精度纳米加工工艺，其包括如下步骤：S1、通过计算机模拟设计出适合工程需要的超材料模型；S2、以模拟模型为参照，采用光刻胶甩出厚度为3~7um的底层保护膜；S3、在底层保护膜上做一层厚度为8~12nm金结构A；S4、采用光刻胶在金结构A上面甩出厚度为18~22um的薄膜A；S5、在薄膜A上做一层厚度为7~13nm金结构B；S6、采用光刻胶在金结构B上面甩出厚度为17~23um的薄膜B；S7、在薄膜B上做一层厚度为7~13nm金结构C；S8、通过光刻胶在金结构C上面甩出厚度为3~6um的顶层保护膜，从而得到超材料薄膜。本发明的超材料薄膜光学元器件，具有超薄、高效透射、多功能集成、工作频率宽等优点。

技术领域

本发明涉及光学超材料制备技术领域，具体为一种超材料薄膜的无基底悬空式多层高精度纳米加工工艺。

背景技术

光学元器件是组成光学仪器中的具有一定光学传输性质和光学调控功能的核心组件，能将入射光反射、透射、吸收，并且改变光的传播方向、相位、偏振状态、强度和光频成分。目前，光学元器件主要是由光学晶体、玻璃、光学塑料这三类传统光学材料制造，通过打磨成凹面、凸面的厚介质或者雕刻成具有表面结构的厚介质，发展中遇到瓶颈也是明显的，其中最突出的问题是无法微型化、光学调控能力有限、调控效率低、工作波段窄，寻找新的光学材料来替代传统光学材料是推动新一轮产业变革、颠覆整个光学产业结构的主导因素，新材料技术成为各国竞争的热点之一。

超材料是目前光学材料领域一个重大突破，将对世界光科技发展产生重要影响。超材料的基本设计思路是通过模仿物质由分子和原子构成的原理，将人工设计的电磁调控微结构在2维薄膜上有序排列而成。人工设计的微结构由通过具有几何形状的金、银、钛、二氧化硅、石墨烯、二极管、高分子等复合、重构而成，能产生普通分子和原子不具有的特殊电流响应和磁流响应，从而实现传统光学材料无法企及的诸如负折射、超聚焦、电磁隐身等奇异物理现象。超材料是一种全新材料，它为人们随心所欲实现光学调控，提供全新思路与方法，诸如：调控效率高低、工作波段宽窄、多功能（定向动量、相位、偏振、角动量）等调控，都能按照工程需求设计不同的微结构和排列方式来实现。其中，超薄是超材料最突出的特点，基于超材料是超薄的光学调控新材料这个特点，超材料在未来光学仪器微型化、集成化，光子计算机所需要的元器件上扮演着重要的、不可或缺的角色。

传统的加工过程是在硅片上，沉积显影材料，通过光刻显影，把显影材料刻成目标结构的反结构磨具，然后沉积粘合材料钛化合物，然后沉积重金属金或银，然后用酸液洗去显影材料，便得到最终结构。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种超材料薄膜的无基底悬空式多层高精度纳米加工工艺。

本发明的技术方案是提供一种超材料薄膜的无基底悬空式多层高精度纳米加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下步骤：

S1、通过计算机模拟设计出适合工程需要的超材料模型；

S2、以模拟模型为参照，采用光刻胶甩出厚度为3~7um的底层保护膜；

S3、在底层保护膜上做一层厚度为8~12nm金结构A；

S4、采用光刻胶在金结构A上面甩出厚度为18~22um的薄膜A；

S5、在薄膜A上做一层厚度为7~13nm金结构B；

S6、采用光刻胶在金结构B上面甩出厚度为17~23um的薄膜B；

S7、在薄膜B上做一层厚度为7~13nm金结构C；

S8、通过光刻胶在金结构C上面甩出厚度为3~6um的顶层保护膜，从而得到超材料薄膜。

进一步的，所述S2中，所述底层保护膜的厚度为5um。

进一步的，所述S3中，所述金结构A的厚度为10um。