[发明专利]基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法

权利要求书

1.一种基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：选取拟防伪标识图像，经图像处理得到其灰度图像及像素数A×B；

S2：选定工作波长，超表面材料选用SOI，使用电磁仿真软件CST设计A×B个纳米砖单元结构，纳米砖单元结构由衬底和刻蚀在衬底上的绝缘层及薄表面层纳米砖阵列构成，薄表面层纳米砖的长轴沿x方向、短轴沿y方向排列进行优化；对光波进行偏振调制，该使任意偏振状态的入射光正入射至纳米砖单元结构时，沿纳米砖短轴方向的偏振光反射率最小，而沿纳米砖长轴方向的偏振光反射率最大，此时纳米砖相当于理想起偏器，实现分光作用；

S3：将目标防伪标识灰度图像A×B个像素的灰度值编码为超表面阵列中A×B个单元结构中纳米砖的转向角，生成转向角矩阵；

S4：将A×B个尺寸一致、方向角按照转向角矩阵排列的纳米砖单元结构在x、y轴方向等间隔排列，生成纳米砖阵列，构成可以实现防伪功能的超表面材料硅芯片。

2.根据权利要求1所述的基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法，其特征在于：所述步骤S1中，灰度图像具有256级灰度等级、A×B个像素。

3.根据权利要求1或2所述的基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，纳米砖单元结构的尺寸参数包括薄表面层纳米砖的长度L、宽度W、高度H、绝缘层厚度d、单元结构衬底边长C。

4.根据权利要求1或2所述的基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，目标灰度图像中所有像素的灰度值构成一个灰度矩阵，根据马吕斯定律I_out＝I_incos²(θ-α)将所述灰度图像的灰度信息编码为超表面阵列结构中各纳米砖的转向角信息；其中，I_in＝255，灰度矩阵中的每一个灰度值作为I_out，θ为纳米砖单元结构转向角，即纳米砖长轴与x轴的夹角，α为入射线偏振光偏振方向与x轴夹角。

5.根据权利要求3所述的基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，灰度图像中所有像素的灰度值构成一个灰度矩阵，根据马吕斯定律I_out＝I_incos²(θ-α)将所述灰度图像的灰度信息编码为超表面阵列结构中各纳米砖的方向角信息；其中，I_in＝255，灰度矩阵中的每一个灰度值作为I_out，θ为纳米砖单元结构转向角，即纳米砖长轴与x轴的夹角，α为入射线偏振光偏振方向与x轴夹角。

6.根据权利要求1或2或5所述所述的基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法，其特征在于：所述超表面采用SOI材料，即薄表面层纳米砖材料选用单晶硅；所述绝缘薄膜材料选用二氧化硅，衬底材料选用硅。

7.根据权利要求1或2或5或7所述的基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法，其特征在于：所述步骤S1中，根据实际防伪验证过程需要，所述工作波长选用633nm。

8.根据权利要求8所述的基于超表面材料的硅芯片防伪标识的设计方法，其特征在于：所述工作波长选用633nm时，纳米砖的长度为178nm，宽度为68nm，高度为220nm，绝缘薄膜的厚度为980nm，单元结构基底边长为250nm。