[发明专利]一种高效SPP耦合器及其制作方法

权利要求书

1.一种高效SPP耦合器，其特征在于，包括衬底、金属薄膜层、介质薄膜层、介质光栅层、非对称金属光栅结构；金属薄膜层与衬底连接，介质薄膜层分别与金属薄膜层、介质光栅层、非对称金属光栅结构连接。

2.根据权利要求1所述的高效SPP耦合器，其特征在于，所述衬底为石英、云母、PDMS或蓝宝石。

3.根据权利要求1所述的高效SPP耦合器，其特征在于，金属薄膜层将衬底和介质薄膜层隔开，介质薄膜层将金属薄膜层和介质光栅层分隔开，介质薄膜层将金属薄膜层和非对称金属光栅结构隔开。

4.根据权利要求3所述的高效SPP耦合器，其特征在于，所述非对称金属光栅结构为“倒L”形状或“Z”字型，非对称金属光栅结构覆盖介质光栅层。

5.根据权利要求3所述的高效SPP耦合器，其特征在于，介质薄膜层折射率在1.4-2.5，介质光栅层中介质的折射率在1.4-1.7，光栅周期为300-800nm。

6.根据权利要求3所述的高效SPP耦合器，其特征在于，介质薄膜层厚度为5-50nm，则金属薄膜层厚度为10-100nm。

7.根据权利要求3所述的高效SPP耦合器，其特征在于，介质薄膜层厚度为300-800nm，则金属薄膜层厚度为100-200nm。

8.基于权利要求1所述高效SPP耦合器的制备方法，其特征在于，在衬底上通过磁控溅射形成金属薄膜层；在金属薄膜层上通过磁控溅射形成介质薄膜层；在介质薄膜层上通过旋涂方法形成光刻胶并烘干；通过双光束干涉曝光和显影或者通过纳米压印的方法形成光刻胶的光栅层，再利用干法刻蚀形成光刻胶的介质光栅层；采用蒸镀方法，在光刻胶上形成“倒L”形状或“Z”字型非对称金属光栅结构。

9.根据权利要求8所述的高效SPP耦合器的制备方法，其特征在于，介质薄膜层厚度为5-50nm的制备方法具体步骤如下：

S11、在石英衬底上通过磁控溅射形成厚度为5nm或50nm的镍金薄膜层；

S12、在镍金薄膜层上通过磁控溅射形成厚度为50nm的SiO₂介质薄膜层；

S13、在SiO₂介质薄膜层表面通过旋涂方法形成厚度为200nm的光刻胶并烘干；

S14、通过双光束干涉曝光和显影或者通过纳米压印的方法形成光刻胶的光栅层，再利用干法刻蚀形成光刻胶的介质光栅层；其中，光栅周期为550nm，光栅条宽度为200nm；

S15、将石英衬底、镍金薄膜层、SiO₂介质薄膜层以及介质光栅层形成的样品倾斜放置于固定在腔体内的倾斜固定装置上进行蒸镀；

S16、采用步骤S15的蒸镀方法进行倾斜蒸镀，在光刻胶上形成倒“L”型非对称金属光栅结构。

10.根据权利要求8所述的高效SPP耦合器的制备方法，其特征在于，介质薄膜层厚度为300-800nm的制备方法具体步骤如下：

S21、在石英衬底上通过磁控溅射形成厚度为3nm或100nm的镍银薄膜层；

S22、在镍银薄膜层上通过磁控溅射形成厚度为500nm的SiNx介质薄膜层；

S23、在SiNx介质薄膜层表面通过旋涂方法形成厚度为200nm的光刻胶并烘干；

S24、通过双光束干涉曝光和显影或者通过纳米压印的方法形成光刻胶的光栅层，再利用干法刻蚀形成光刻胶的介质光栅层；其中，光栅周期为800nm，光栅条宽度为200nm；

S25、将石英衬底、镍银薄膜层、SiNx介质薄膜层以及介质光栅层形成的样品倾斜放置于固定在腔体内的倾斜固定装置上进行蒸镀；

S26、采用步骤S25的蒸镀方法进行倾斜蒸镀，在光刻胶上形成倒“Z”型非对称金属光栅结构。