[发明专利]基于硅纳米柱的结构色成像结构、测试系统及制备方法

权利要求书

1.一种基于硅纳米柱的结构色成像结构，包括：

硅衬底；以及

多个硅-铬圆柱纳米结构形成的硅-铬圆柱纳米结构阵列，位于所述硅衬底上，用于呈现结构色，每个所述硅-铬圆柱纳米结构包括：

硅圆柱纳米结构，以及覆于其上表面的金属掩膜铬；

以所述金属掩膜铬为掩蔽刻蚀硅衬底，形成所述硅-铬圆柱纳米结构阵列，所述硅圆柱纳米结构的高度H₁介于100纳米至300纳米之间，金属掩膜铬的厚度H₂为固定值50纳米。

2.根据权利要求1所述的基于硅纳米柱的结构色成像结构，所述硅-铬圆柱纳米结构阵列呈周期排列，相邻所述硅-铬圆柱纳米结构的排列周期介于150纳米至400纳米之间。

3.根据权利要求1所述的基于硅纳米柱的结构色成像结构，所述硅圆柱纳米结构的直径介于80纳米至200纳米之间。

4.根据权利要求1所述的基于硅纳米柱的结构色成像结构，相邻硅圆柱纳米结构之间的间隙G介于70纳米至200纳米之间。

5.根据权利要求1所述的基于硅纳米柱的结构色成像结构，所述金属掩膜铬的直径D介于80纳米至200纳米之间。

6.一种基于硅纳米柱的结构色成像结构的制备方法，用于制备权利要求1至5任一项所述的基于硅纳米柱的结构色成像结构，所述制备方法，包括：

步骤S1：准备硅衬底；

步骤S2，在硅衬底上，旋涂PMMA胶；

步骤S3，采用电子束光刻法在PMMA胶上图案化，曝光显影；

步骤S4，采用电子束蒸发方法沉积金属掩膜铬层；

步骤S5，采用湿法去胶方法，剥离图形区域外的金属掩膜铬；以及

步骤S6，采用感应耦合等离子刻蚀方法以金属掩膜铬为掩蔽刻蚀硅，形成硅-铬圆柱纳米结构阵列，完成基于硅纳米柱的结构色成像结构的制备。

7.根据权利要求6所述的基于硅纳米柱的结构色成像结构的制备方法，根据不同波长需要制作不同直径或周期的硅-铬圆柱纳米结构阵列。

8.一种基于硅纳米柱的结构色成像结构的测试系统，所述测试系统包括：位于权利要求1至5任一项所述的基于硅纳米柱的结构色成像结构上方的光源、光探测器、半反射膜、摄像机、光谱仪以及显示器；

由光源发出的探测光经过第一半反半透膜后垂直入射到硅-铬圆柱纳米结构阵列上；硅-铬圆柱纳米结构阵列呈四方格子周期分布，这时在某些波长会产生米氏共振，然后反射光沿入射光路垂直出射，经过第一半反半透膜，再经过第二半反半透膜，一半反射光由摄像机接收，一半反射光由光探测器接收，最后成像于光谱仪的显示器上。