[发明专利]一种空间交错混合材料薄膜的制备方法及其在消色差超透镜中的应用

权利要求书

1.一种空间交错混合材料薄膜的制备方法，其特征在于利用多扇区薄硅片作为空间掩模在沉积过程中进行分区遮盖，分别在基底上先后沉积出具有两种材料的混合材料薄膜，具体制备步骤如下：

(1)制备具有多扇区结构的空间沉积掩模：空间沉积掩模选用厚度大于待沉积薄膜层厚度的薄硅片；在显微加工平台下，利用聚焦离子束刻蚀或飞秒激光直写技术在薄硅片上加工出多扇区结构，其直径和预期超透镜的直径相当；此空间沉积掩模用于在后续混合材料沉积过程进行分区域交替遮盖；

(2)表面清洁预处理：首先将基底和步骤(1)制备的多扇区空间沉积掩模进行表面清洗，去除表面污染物；

(3)在显微加工平台中将清洗后的空间沉积掩模放置在基底上，再利用等离子体气相化学沉积的方法在间隔扇区中沉积出预期厚度的第一种材料；

(4)利用一步式飞秒激光直写刻蚀或多光子聚合打印的方法刻蚀空间沉积掩模与沉积材料层的边缘粘连处，并去除空间沉积掩模和多余的第一种沉积材料；利用超声进行清洗以及用氮气枪吹干；

(5)随后变换沉积区域并沉积第二种材料；将上述沉积完成的样品再进行一次清洗过程；清洗完毕后再将另一个空间沉积掩模置于样品的上表面，保护第一种沉积材料不被第二种材料污染，也确保了两种材料的沉积厚度一致；利用原子层沉积方法在剩余扇区内沉积出具有和第一种沉积材料层相同厚度的第二种材料；

(6)最后利用步骤(4)相同方法去除空间沉积掩模和多余的第二种沉积材料，从而通过多步沉积过程获得预期的空间交错混合材料薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种空间交错混合材料薄膜的制备方法，其特征在于：该空间交错混合材料薄膜适用于两种材料构成均匀扇区交错的空间结构；第一种材料选自沉积非晶硅，用于调制近红外光；第二种材料选自沉积氮化硅、二氧化钛、氮化镓或硫化锌中的一种，用于调制可见光。

3.根据权利要求2所述的一种空间交错混合材料薄膜的制备方法，其特征在于：该薄膜厚度为450nm～850nm，沉积区域直径为40μm～100μm。

4.根据权利要求2所述的一种空间交错混合材料薄膜的制备方法，其特征在于：该空间交错混合材料薄膜中单一扇区的角度为30°、45°或60°。

5.权利要求1至4任一项所述方法制备的空间交错混合材料薄膜在消色差超透镜中的应用，其特征在于：该空间交错混合材料薄膜应用于双波长消色差超透镜的加工，通过电子束光刻的微纳加工技术在空间交错混合材料薄膜上加工出纳米阵列结构，实现双波长消色差超透镜。

6.根据权利要求5所述的空间交错混合材料薄膜在消色差超透镜中的应用，其特征在于：该双波长消色差超透镜能够应用于双光子显微成像，实现激发光和荧光共焦，提高收集效率。

7.根据权利要求5所述的空间交错混合材料薄膜在消色差超透镜中的应用，其特征在于：基于空间交错混合材料薄膜的双波长消色差超透镜能够应用于双光子受激发射损耗超分辨成像，能够实现激发光和损耗光的消色差聚焦。