Оптическая нанолитография на основе плазмонного резонанса
https://doi.org/10.29235/1561-2430-2024-60-4-335-343
Аннотация
Предложена и исследована схема для оптической нанолитографии интерференционного типа, основанная на использовании возбуждения встречных поверхностных плазмон-поляритонов на плоской границе раздела металлодиэлектрической наноструктуры. Выполнен детальный расчет схемы оптической нанолитографии, предназначенной для формирования синусоидальных дифракционных решеток. Показано, что использование призмы ввода с большим показателем преломления позволяет более чем на порядок повысить коэффициент усиления формируемого в фоторезисте светового поля. Установлено, что путем изменения толщины слоев металлодиэлектрической структуры можно изменять волновое число, при котором реализуется условие плазмонного резонанса, и тем самым управлять периодом формируемых решеток и глубиной проникновения поля в фоторезист. Предложенная схема может быть использована для создания двумерных, круговых решеток, а также решеток произвольной формы при соответствующем выборе формы вводной призмы.
Об авторах
С. Н. Курилкина
Институт физики имени Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
Беларусь
Курилкина Светлана Николаевна – доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник
пр. Независимости, 68-2, 220072, Минск
Н. А. Хило
Институт физики имени Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
Беларусь
Хило Николай Анатольевич – кандидат физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник
пр. Независимости, 68-2, 220072, Минск
Список литературы
1. Polo, J. Electromagnetic Surface Waves: A Modern Perspective / J. Polo, T. Mackay, A. Lakhtakia. – Newnes, 2013. – 293 p. https://doi.org/10.1016/c2011-0-07510-5
2. Optical coherence and electromagnetic surface waves / Y. Chen [et al.] // Progress in Optics. – Elsevier, 2020. – Vol. 65. – P. 105–172. https://doi.org/10.1016/bs.po.2019.11.001
3. Bertolotti, M. Evanescent Waves in Optics: An Introduction to Plasmonics / M. Bertolotti, C. Sibilia, A. M. Guzman. – Cham: Springer, 2017. – 259 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-61261-4_2
4. Near-Field Optics and Surface Plasmon Polaritons / ed. S. Kawata. – Berlin: Springer, 2001. – 214 p. https://doi.org/10.1007/3-540-44552-8
5. Exciting surface plasmon polaritons in the Kretschmann configuration by a light beam / A. P. Vinogradov [et al.] // Phys. Rev. B. – 2018. – Vol. 97, №. 23. – Art. ID 235407. https://doi.org/10.1103/physrevb.97.235407
6. Simovski, C. An Introduction to Metamaterials and Nanophotonics / C. Simovski, S. Tretyakov. – Cambridge University Press, 2020. – 338 p. https://doi.org/10.1017/9781108610735
7. Sub-diffraction-limited optical imaging with a silver superlens / N. Fang [et al.] // Science. – 2005. – Vol. 308, № 5721. – P. 534–537. https://doi.org/10.1126/science.1108759
8. Plasmonic nanolithography / W. Srituravanich [et al.] // Nano Lett. – 2004. – Vol. 4, № 6. – P. 1085–1088. https://doi.org/10.1021/nl049573q
9. High-speed parallel plasmonic direct-writing nanolithography using metasurface-based plasmonic lens / Hu Yueqiang [et al.] // Engineering. – 2001. – Vol. 7, № 11. – P. 1623–1630. https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.08.019
10. Wang, J. Thin metal superlens imaging in nanolithography / J. Wang, Y. Sheng // Int. J. Opt. – Vol. 2019. – Art. ID 6513836. https://doi.org/10.1155/2019/6513836
11. Plasmonic structures, materials and lenses for optical lithography beyond the diffraction limit: a review / C. Wang [et al.] // Micromachines. – 2016. – Vol. 7, № 7. – Art. ID 118. https://doi.org/10.3390/mi7070118
12. Mehrotra, P. A detailed study of resonance-assisted evanescent interference lithography to create high aspect ratio, super-resolved structures / P. Mehrotra, C. A. Mack, R. J. Blaikie // Opt. Express. – 2013. – Vol. 21, № 11. – P. 13170–13725. https://doi.org/10.1364/oe.21.013710
13. Plasmonic nano lithography with a high scan speed contact probe / Y. Kim [et al.] // Opt. Express. – 2009. – Vol. 17, № 22. – P. 19476–19485. https://doi.org/10.1364/oe.17.019476
14. Plasmonic lithography for fabricating nanoimprint masters with multi-scale patterns / H. Jung [et al.] // J. Micromech. Microeng. – 2015. – Vol. 25, № 5. – Art. ID 055004. http://dx.doi.org/10.1088/0960-1317/25/5/055004
15. Experimental demonstration of line-width modulation in plasmonic lithography using a solid immersion lensbased active nano-gap control / W. S. Lee [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2015. – Vol. 106, № 5. – Art. ID 051111. https://doi.org/10.1063/1.4907653
16. High-speed plasmonic nanolithography with a solid immersion lens-based plasmonic optical head / T. Kim [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2012. – Vol. 101, № 16. – Art. ID 161109. https://doi.org/10.1063/1.4760263
17. Large-area surface-plasmon polariton interference lithography / X. Guo [et al.] // Opt. Lett. – 2006. – Vol. 31, № 17. – P. 2613–2615. https://doi.org/10.1364/OL.31.002613
18. Bendickson, J. M. Analytic expressions for the electromagnetic mode density in finite, one-dimensional, photonic band-gap structures / J. M. Bendickson, J. P. Dowling, M. Scalora // Phys. Rev. E. – 1996. – Vol. 53. – P. 4107–4121. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.53.4107
Рецензия
Просмотров: 20
Послать статью по эл. почте 