나노구 자체 조립과 기존의 포토리소그래피를 결합한 광대역 금속 평면 마이크로렌즈 및 어레이의 일괄 제작

초록

스핀 코팅 나노구 리소그래피(NSL)와 기존의 포토리소그래피 기술을 결합한 새로운 저비용 배치 제조 방법이 금속 평면 마이크로렌즈와 그 어레이를 효율적으로 생산하는 것으로 입증되었습니다. 개발된 마이크로렌즈는 파장 이하의 나노홀로 구성되어 있으며, 초점 크기가 레일리 회절 한계에 가깝고 전체 가시광선 스펙트럼에서 빛을 효과적으로 집중시킬 수 있습니다. 나노홀의 간격과 직경을 변경하여 집속 효율을 조정할 수 있습니다. 무작위 결함은 일반적으로 나노스피어의 자체 조립 중에 존재하지만 초점 거리, 초점 깊이(DOF) 및 반치폭(FWHM)과 같은 주요 초점 성능은 거의 변하지 않습니다. 이 연구는 웨이퍼 수준에서 통합 나노광자 소자를 실현하는 저렴한 방법을 제공합니다.

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배경

마이크로/나노 스케일에서 빛을 조작하고 초점을 맞추는 것을 목표로 하는 가장 유비쿼터스한 광학 부품의 한 종류인 마이크로렌즈는 디스플레이 기술[1], 레이저 빔 시준[2], 분자 검출[3], 정보 저장 [4]. 굴절 마이크로렌즈는 광학 처리량이 높은 상용 장치에 광범위하게 사용되지만 부피가 크고 색수차 및 구면 수차로 인해 불가피하게 어려움을 겪습니다[5]. 반면에 회절 마이크로렌즈는 수차를 덜 나타내지만 물리적 크기와 복잡한 3차원(3D) 표면 프로파일로 인해 소형화 및 대규모 장치에서 덜 유용합니다. 게다가, 그들의 제조는 다중 리소그래피 공정 동안 정밀한 정렬을 필요로 하며, 이는 또한 고집적 마이크로/나노 광학 장치에서의 채택을 제한합니다[6, 7].

나노미터 길이 규모에서 빛을 라우팅하고 조작하는 독특한 능력으로 인해 최근 몇 년 동안 플라즈몬 연구에 상당한 노력이 기울여졌습니다[8,9,10]. 플라즈몬 소자의 중요한 범주로 얇은 나노구조의 금속막을 기반으로 한 플라즈몬 렌즈가 제안되고 개발되었다[11,12,13,14,15,16,17]. 금속 필름의 표면 플라즈몬(SP)은 입사광과 렌즈의 입구 표면의 전하 진동의 상호 작용에 의해 여기되고 나노 구멍으로 압착됩니다. 특정 도파관 모드에서 전체 금속막을 통과한 후 SP는 다시 전파파로 변경됩니다. 모든 nanoaperture에서 전송되는 sub-waves는 서로 간섭하여 렌즈의 출사면에서 일정 거리 떨어진 곳에서 최대 강도의 광점을 형성하며, 이를 초점면 및 초점면이라고도 합니다. 결과적으로, 나노개구 어레이로 구성된 금속 평면 마이크로렌즈는 서브파장을 가져오면서도 광대역 초점을 가져오고 전체 광학 또는 광전자 단일 칩 통합을 허용하는 기존의 유전체 기반 굴절 렌즈의 잠재적 후보입니다. 그러나 나노구조로 구성된 모든 마이크로렌즈는 전자빔 리소그래피(EBL) 및 집속 이온빔(FIB) 밀링과 같은 고정밀 나노 가공 기술이 필요합니다. 마이크로렌즈 프로토타이핑을 위한 강력한 도구이지만 이러한 프로세스는 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리며 대면적 병렬 제작에 적합하지 않습니다.

최근에는 나노패터닝 공정을 거쳐 소프트간섭리소그래피(Soft Interference lithography, SIL)의 배치 제조 방법을 사용하여 가시광선 스펙트럼의 모든 파장을 단일 지점에 집속할 수 있는 나노홀 기반 마이크로렌즈가 보고되었다[18]. 불행히도, 이 방법은 주변부의 나노홀이 중앙의 나노홀보다 훨씬 더 작은 직경을 나타내고 일부는 심지어 차단되어 설계에서 초점 거리의 큰 편차를 유발하기 때문에 마이크로 렌즈에 이상적이지 않습니다. 따라서 마이크로렌즈를 위한 다목적 대면적 제조 기술을 개발하는 것은 실제 응용에 매우 중요합니다. 그럼에도 불구하고 현재의 하향식 또는 상향식 접근 방식을 사용하는 효과적인 방법은 여전히 큰 과제로 남아 있습니다. 또한, 포커싱 성능과 인접한 마이크로렌즈 간의 결합 효과에 대한 무작위 결함을 조사하는 것이 좋습니다.

포토리소그래피, 레이저 간섭 리소그래피(LIL) 및 나노구 리소그래피(NSL)와 같은 유망한 대면적 제조 방법을 통해 다양한 나노구조를 생성할 수 있습니다. 포토리소그래피는 집적 회로(IC)를 제조하기 위해 마이크로일렉트로닉스에서 널리 사용됩니다. DUV(심자외선) 및 EUV(극자외선)를 포함한 단파장 광원과 이머젼 리소그래피 및 위상 시프트 마스크와 같은 혁신의 조합은 피처 크기를 나노미터 규모로 밀어넣었습니다[19, 20]. 전통적인 마스크 기반 광학 리소그래피가 잘 확립되어 IC 산업에서 널리 사용되지만 설정 및 작동 비용도 매우 비쌉니다. 훨씬 간단하고 저렴한 규모의 방법론인 LIL은 여러 간섭성 레이저 빔의 간섭을 기반으로 하며 20nm에 접근하는 피쳐 치수를 가진 1차원(1D), 2차원(2D) 및 3D 주기적 구조를 생성할 수 있습니다.[21] . 그러나 기술의 제한으로 인해 LIL은 센티미터 단위의 패턴을 생산하기 어렵습니다[22]. NSL은 고도로 평행한 웨이퍼 규모의 저렴한 방법으로 효과적인 나노 제조를 충족하고 주로 폴리스티렌(PS) 또는 실리카의 육각형 밀집 나노구를 마스크 또는 포토리소그래피, 증발, 증착, 에칭, 임프린팅 등 [23, 24]. 나노구의 육각형 밀집 배열로 인해 나노구조의 유사한 배열이 생성됩니다. 더욱이, 그러한 구조는 일반적으로 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)의 여기의 결과로서 나노홀 어레이의 탁월한 광학 투과(EOT) 성능과 같은 격자 효과를 나타낼 수 있습니다[25]. 이는 표면 강화 라만 산란(SERS), 적외선(IR) 진동의 향상된 감지, 태양 전지 및 향상된 형광과 같은 많은 가능한 응용 분야에 특히 중요합니다[26,27,28,29].

이 작업에서 우리의 접근 방식은 Odom의 "패치"와 유사한 원하는 금속 평면 마이크로렌즈를 생산하기 위해 기존의 포토리소그래피 기술과 수정된 NSL의 장점(예:대면적 및 저비용 제조)을 결합합니다. 시연된 바와 같이 실현된 마이크로렌즈는 발산을 최소화한 광대역 백색광뿐만 아니라 전체 가시 스펙트럼에 걸쳐 단일 파장의 빛에 초점을 맞출 수 있습니다. 게다가, 시뮬레이션과 실험적 검증을 통해, 나노홀 어레이에서 나노스피어의 자가 조립 절차 동안 일반적으로 존재하는 무작위 결함은 마이크로렌즈의 포커싱 성능에 극적인 영향을 나타내지 않습니다. 레일리 회절 한계에 가까운 동일한 측면 치수. 여기에 제시된 금속성 나노홀 기반 마이크로렌즈와 그렇게 개발된 NSL 방법은 소형 투과 평면 마이크로/나노 광학 장치를 위한 새로운 유형의 마이크로렌즈를 설계하고 제작할 수 있는 가능성을 열어줄 것입니다.

방법

하위 파장 나노홀을 형성하기 위한 간단하고 저렴한 경로로서 유전체 PS 나노구의 상향식 자가 조립은 종종 전위, 다층 및 점 또는 영역 공석과 같은 심각한 결함으로 고통받습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 전체 4-in . 유리 웨이퍼. 주요 결함(빈자리 및 다층)을 줄이고 패턴 전사를 통해 해당 나노홀 어레이를 생성하기 위해 최적화된 매개변수가 채택되었지만 일부 전위 및 공공은 여전히 불가피하며 최종 나노홀 구조로 이동됩니다.

그림 1은 마이크로렌즈 및 그 어레이의 저비용 병렬 제작을 위한 상향식(PS 나노구의 스핀 코팅 자가 조립)과 하향식 기술(포토리소그래피)의 조합을 보여줍니다. 첫째, PS 나노구(microParticles GmbH)는 유리 기판에 스핀 코팅되어 육각 격자가 있는 나노구의 단층 마스크를 형성합니다(그림 1a). 나노구의 증착 후 평행판 반응기(플라즈마 반응기, 0.75Pa, O₂)에서 산소 플라즈마를 통해 나노구의 크기가 수정됩니다. 100sccm, 80W), 그림 1b와 같습니다. 다음 단계에서 100nm 두께의 금 층이 단층 PS 나노구 위에 스퍼터링됩니다(그림 1c). 그 후 THF(tetrahydrofuran)에서 초음파 세척하여 리프트오프 공정을 수행하여 대규모 나노홀 어레이를 달성합니다(그림 1d). 그런 다음 크롬(Cr) 필름을 첫 번째 구멍이 있는 금 필름(그림 1e) 위에 스퍼터링하고 원하는 마이크로렌즈와 포토리소그래피(그림 1f)에 의해 원하는 마이크로렌즈 어레이로 패터닝하여 궁극적으로 달성된 마이크로렌즈의 초점 성능을 지배합니다. 다음으로, 개구부에 의해 노출된 Cr 층이 제거되어 입사광을 투과시키는 구멍이 있는 금 나노홀이 남습니다(그림 1g). 잔류 포토레지스트를 세척한 후 설계된 마이크로렌즈와 어레이가 구현됩니다(그림 1h).

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마이크로렌즈와 그 어레이를 제조하기 위한 주요 공정 단계의 개략도. 아 단층 PS 나노스피어의 스핀 코팅. ㄴ PS 나노스피어의 크기 수축. ㄷ Au 증착. d PS 나노스피어의 제거. 이 크롬 증착. 에 포토레지스트에 마이크로렌즈 패턴의 전사. 지 습식 에칭. 아 포토레지스트 제거

그림 2는 격자 간격이 P인 PS 나노스피어의 다양한 자체 조립 형태를 표시하는 대표적인 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 보여줍니다. =900 nm, 즉 사용된 PS 나노스피어의 직경. PS 나노스피어의 자기 조립 단층은 그림 2a, d에서 유리 기판의 육각형 격자에 질서 있게 채워져 있습니다. 그러나 입자 사이의 정전기적 반발[30]과 점 공석으로 인해 "균열"로 표시되는 전위가 여전히 존재합니다. 그림 2b, c는 스핀 코팅 매개변수가 최적화되지 않거나 교란될 때 제어성이 좋지 않은 특정 영역에 분포하는 영역 공석, 다층 및 무작위로 패킹된 결함을 보여줍니다.

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SEM 이미지는 a에 대해 표시됩니다. 900nm 직경의 자가 조립된 규칙적으로 패킹된 단층 PS 나노구, (b ) PS 크기 O₂ 축소 공석 및 다층의 결함을 포함하는 플라즈마, (c ) 무작위로 포장된 PS 나노스피어, 및 (d ) 육각형으로 포장된 PS 장치의 확대도

그림 3은 나노스피어 마스크의 가시광선 회절 결과와 4인치 디지털 카메라 사진을 보여줍니다. 웨이퍼 및 다양한 마이크로렌즈 셀이 있는 10mm × 10mm 칩. 개별 마이크로렌즈와 그 어레이는 그림 3d에 나와 있으며, 기본 나노홀과 분리된 마이크로렌즈가 명확하게 관찰됩니다. 또한 단일 마이크로렌즈에 존재하는 임의의 결함을 드러냅니다.

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아 제작된 4인치의 회절 이미지. 웨이퍼 레벨 단층 나노구 마스크. (b ) 웨이퍼 레벨 및 (c ) 칩 레벨. d 8μm 마이크로렌즈와 4μm 간격의 5 × 5 어레이 간격의 광학 현미경 이미지

달성된 마이크로렌즈의 포커싱 성능을 탐색하기 위해 3D FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 시뮬레이션 결과를 실험 테스트와 비교합니다. 그림 4에 설명된 것처럼 Nikon 도립 광학 현미경을 기본 작동 플랫폼으로 사용하는 실험 설정은 마이크로렌즈에 입사하는 평면파에서 생성된 광학 필드를 매핑하는 데 사용됩니다. 마이크로렌즈를 통해 투과한 후 고품질 오일 침지 현미경 대물렌즈(100×, NA =1.49)가 스페클 패턴을 CCD 카메라에 이미지화하고 스테핑이 있는 E-816 피에조 컨트롤러(Physik Instrumente(PI))에 의해 구동됩니다. 길이는 100nm입니다. 수백 개의 2D 광 슬라이스를 수집한 후 마이크로렌즈의 전파 축을 따라 3D 광학 필드를 구성할 수 있습니다.

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마이크로렌즈와 그 어레이의 광학적 초점 성능을 특성화하기 위한 실험적 설정. 532nm 연속파(CW) 레이저는 균질한 빔을 얻기 위해 망원경을 통해 확장됩니다. 마이크로렌즈를 통과하여 투과된 스페클 패턴을 현미경 대물렌즈로 수집하여 CCD로 측정

결과 및 토론

마이크로렌즈의 포커싱 성능

d 직경의 마이크로렌즈 3D 모델 FDTD 방법을 사용하여 육각형 격자로 배열된 원형 나노홀을 갖는다. 시준된 x - 작동 파장이 532nm인 편광이 조명되고 x에서 잘 정의된 초점(최대 강도의 위치)이 관찰됩니다. -z 평면(y와 동일 -z 4μm 마이크로렌즈의 중심을 통해 전자기장이 대칭적으로 분포되어 있기 때문에 평면이고 초점면에서 반점의 전체 너비(FWHM)는 1.25μm(그림 5a)에 가깝습니다. 0.61λ로 계산된 0.912μm의 Rayleigh 회절 한계까지 /NA [31]. 또한 522 및 900nm의 격자 간격으로 원거리 광학 패턴을 시뮬레이션하고 532 및 633nm의 작동 파장을 선택합니다. 시뮬레이션된 초점 거리는 λ에서 4μm 마이크로렌즈의 경우 12 및 10.4μm입니다. =532 및 633nm이고 λ에서 8μm 마이크로렌즈의 경우 값이 46μm로 증가합니다. =532 nm, 그림 5a, c와 같이 초점 효과가 파면 엔지니어링의 결과가 아니기 때문에 522 또는 900nm 격자 간격의 4μm 마이크로렌즈는 초점 거리가 주로 렌즈 크기와 작동 파장에 따라 달라지는 거의 동일한 초점을 가지고 있습니다.

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아 a1 λ 시뮬레이션 사례에 대한 4μm 마이크로렌즈의 광학 필드 매핑 =633nm, P =522nm; a2 λ =532nm, P =522nm; a3 λ =532nm, P =900nm; 및 a4 λ의 측정 결과 =532nm, P =900nm. ㄴ 계산된 R-S 적분, FDTD 시뮬레이션 및 d의 설계된 마이크로 렌즈에 대한 광학 측정의 축광 강도 =4 μm. ㄷ c1에 대한 필드 강도 차이 시뮬레이션 및 c2 d일 때 측정된 결과 =8 μm(λ) =532nm, P =900nm. d d의 마이크로렌즈에 대한 축 방향 강도 =8μm. y-z에 따른 강도 필드 평면은 x-z로 동일하게 분포됩니다. 비행기

초점은 원거리 초점이 소멸장[32] 또는 초진동[33]의 회복에서 비롯되지 않기 때문에 고전적인 레일리 회절 한계의 영향을 받습니다. 따라서 작동 파장에 대한 초점 거리의 의존성은 Rayleigh-Sommerfeld(R-S) 적분에서 파생된 관계로 표현될 수 있습니다[18]. 그림 5b, d에서 R-S 적분에 의해 계산된 광 필드 분포가 두 경우 모두 FDTD 시뮬레이션 결과와 매우 잘 일치함을 알 수 있습니다. 그러나 측정 결과는 제조 과정과 광학 측정 과정에서 발생하는 다양한 오차로 인해 약간의 차이를 보입니다. 4-μm의 경우 시뮬레이션과 대조되는 측정 편차가 8.3%이고 8-μm의 경우 1.1%라는 점은 주목할 가치가 있습니다. 즉, 직경이 더 큰 마이크로렌즈는 정상 오차에 더 둔감합니다.

포커싱 성능은 파면 엔지니어링과 관련이 없기 때문에 초점의 광학 처리량은 서브파장 조리개를 통한 SP 강화 전송에 따라 달라집니다[18]. 그림 6의 결과를 서로 다른 마이크로렌즈의 투과 스펙트럼과 비교할 때 격자 간격에 따라 향상된 투과율과 억제된 투과율이 서로 다른 파장에서 나타납니다. 이전 보고서[34]에 따르면, 선택적 스펙트럼 응답은 금속/유전체 계면에서 지속되는 전파 표면 플라즈몬 공명(PSPR)과 나노홀 주변의 국부적 표면 플라즈몬 공명(LSPR)의 결합 효과에서 비롯되는 것으로 밝혀졌습니다. 그림 6c에서 볼 수 있듯이 전송 딥의 위치는 원이 암시하는 것처럼 x를 따라 빨간색 이동이 나타납니다. - 격자 간격이 증가함에 따라 좌표축이 증가하므로 투과 피크도 마찬가지입니다. 이것은 특정 파장에서 광학 처리량을 제어하는 특별한 능력을 마이크로렌즈에 부여하고 고효율 포커싱으로 마이크로렌즈를 쉽게 설계할 수 있도록 합니다. 그림 6a, b는 P의 경우 4μm 마이크로렌즈의 필드 분포를 보여줍니다. =581nm의 딥 파장과 681nm의 피크 파장에서 각각 400nm입니다. 증가된 파장에 의해 도입된 초점 거리의 감소를 제외하고 681nm의 파장에 대한 초점의 강도는 λ의 초점 강도보다 거의 100배 더 큽니다. =581nm.

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아 , b P일 때 4μm 마이크로렌즈의 전기장 패턴 시뮬레이션 결과 =λ의 작동 파장에서 400 nm =581nm(투과 딥) 및 681nm(피크) ㄷ 격자 간격 P에 해당하는 마이크로렌즈에 대한 시뮬레이션된 총 투과율 스펙트럼 =400~800nm의 주파수 범위에서 400, 530, 600nm 및 삽입 는 4μm 마이크로렌즈의 모델을 보여줍니다. 전송 딥과 피크는 원으로 표시됩니다. 및 삼각형 , 각각

Ⅱ.
무작위 결함의 영향

NSL이 마이크로렌즈와 그 어레이에서 대면적 나노홀 어레이를 생성하기 위한 고도로 평행한 제조 방법이라는 사실에도 불구하고, 이 기술의 한 가지 인식된 문제는 결함이 마이크로렌즈의 나노홀 층 전체에 무작위로 분포된다는 것입니다. 결함은 일반적으로 광학 방법의 해상도와 침투 깊이를 근본적으로 제한하는 것으로 생각되는 나노스피어의 자가 조립 과정에서 거의 불가피합니다. 그러나 결함이 빛을 조작하는 기존의 주기적 구조에 대한 특이한 대안을 제공한다는 것은 놀라운 일입니다. 일부 무작위 결함은 특정 광학 실험에서 초점의 선명도를 저하시키기보다는 개선하는 것으로 입증되었습니다[35, 36]. 따라서 여기에서 연구된 마이크로렌즈의 포커싱 성능에 대한 우리의 제조 공정에서 생성되는 결함의 영향은 무작위 광자 결정에 대한 추가 연구와 실제 적용에 필수적입니다.

위에서 언급한 나노스피어의 자기조립 과정에서 발생하는 공극, 전위, 다층 결함 외에도, 나노홀의 형태 변형은 불균형 O<하위>2 플라즈마 에칭. 따라서 우리가 고려한 이러한 결함은 형태 및 위치 결함으로 분류할 수 있습니다. 마이크로렌즈의 포커싱 성능에 대한 형태 결함의 영향을 입증하기 위해 우리는 서로 다른 진원도 σ를 가진 마이크로렌즈를 제시합니다. 공통 채우기 계수가 0.33이고 해당하는 광학 초점 이미지가 그림 7a에 나와 있는 경우 나노홀에서. 분명히, σ의 경우에 대한 이러한 초점 패턴 =0.4 및 σ =0.7은 초점 강도의 약간의 변화를 제외하고는 거의 동일합니다. 더 명확하게, 그림 7a에서 볼 수 있듯이 a1, a2, a3에서 유사한 초점 패턴은 증가된 변형 정도와 변형 방향의 변화가 마이크로 렌즈의 초점 특성에 무시할 수 있는 영향을 미치는 것을 나타냅니다.

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아 마이크로렌즈의 초점은 진원도 오차 σ와 무관합니다. 나노홀의. 초점 속성은 σ일 때 명확한 변화를 나타내지 않습니다. 그림 5의 =0(둥근 나노홀)은 a1 σ로 증가합니다. =0.4, a2 σ =0.7 수평 왜곡 방향 및 a3 σ =0.7 수직으로 왜곡된 방향. ㄴ 나노홀의 위치에 공간적 무작위성 도입. 편차 방향은 구멍마다 무작위로 다르지만 편차 길이 δ 각 구멍에 대해 일정하게 유지됩니다. 편차 길이 b1 δ일 때 동일한 초점 패턴을 얻습니다. =0, b2 δ =50 nm 및 b3 δ =100nm

위치 결함의 영향을 조사하기 위해 나노홀의 위치를 길이 δ로 다른 방향으로 편향시킵니다. . 각 구멍의 편차 방향은 구멍에서 구멍으로 무작위로 분포되며 각 δ에 대해 일정하게 유지됩니다. (그림 7b 참조). δ의 증가와 함께 , 나노홀은 완벽하게 밀집된 상태에서 벗어나 "더 무작위적"이 됩니다. 나노홀의 서로 다른 무작위 위치에 관한 마이크로렌즈의 세 가지 유사한 포커싱 패턴, δ =0, 50, 100nm가 얻어진다. 더욱이, 초점 강도의 약간의 감소가 보다 무작위적인 나노홀 어레이로 필드 프로파일에 나타나는 것으로 관찰됩니다. 무엇보다 마이크로렌즈 내의 형태 및 위치 결함이 포커싱 성능에 거의 영향을 미치지 않고 주로 초점 강도를 조절함을 보여줍니다.

III.
마이크로렌즈 어레이의 포커싱 성능

그림 8은 λ에서 실험적으로 측정된 광학 패턴과 다양한 간격으로 제작된 3 × 3 마이크로렌즈 어레이를 보여줍니다. =532nm 및 광대역 조명 어레이에서 전위가 더 많은 마이크로 렌즈의 초점은 그림 8b의 다른 마이크로 렌즈의 초점보다 약합니다. 전위 결함이 광간섭 패턴에 기여하는 나노홀의 수를 효과적으로 감소시키기 때문이다. 또한, 결과는 결함이 주로 초점 강도에 영향을 미친다는 FDTD 시뮬레이션으로 얻은 결과와 매우 잘 일치함을 보여줍니다. 또한, 마이크로렌즈는 최소한의 색수차로 인해 광대역 백색광(그림 8(a2) 및 (b2))에 초점을 맞출 수 있습니다. 백색광 조명 아래의 초점은 단일 파장의 초점과 유사한 측면 치수를 갖는 반면 광대역 초점 거리는 SP 강화 파장에서 초점 길이의 대략 평균입니다. 또한, 우리가 이전 연구[37]에서 분석한 마이크로렌즈 어레이의 포커싱 커플링 효과는 그림 8(b1)과 (b2)에서 플래그된 영역 C, D, E와 같이 획득된 포커싱 패턴에서 나타납니다.

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아 d일 때 8μm 간격으로 제작된 3 × 3 마이크로렌즈 어레이의 광학 현미경 이미지 =8 μm 및 측정된 광학 패턴(A –A ) (a1) 아래 λ의 단일 파장 =532nm 및 (a2) 광대역 조명. 개별 마이크로렌즈의 동일한 초점이 관찰됩니다. ㄴ 실험 결과(B –나 ) (b1)에서 3 × 3 마이크로렌즈 어레이 간격 4μm λ의 단일 파장 =532nm 및 (b2) 광대역 조명. C 영역으로 표시된 두 개의 인접한 마이크로렌즈 사이의 결합 효과 , 디 , 및 E , 관찰할 수 있습니다.

결론

요약하자면, 우리는 고도로 평행하고 저렴한 방법인 NSL 기술을 사용하여 전체 가시 스펙트럼에서 작동하는 금속 평면 마이크로렌즈를 제작할 수 있음을 처음으로 시연했습니다. 시뮬레이션 및 실험 결과에 의해 뒷받침되는 마이크로렌즈의 포커싱 특성은 광학 간섭과 표면 플라즈몬 효과의 조합으로 설명될 수 있습니다. 나노홀의 격자 간격과 직경을 고려하여 마이크로렌즈는 특정 파장에서 높은 투과율을 제공하도록 맞춤화될 수 있습니다. 완벽한 상태에서 결함 상태까지 마이크로 렌즈의 포커싱 성능은 FDTD 방법에 의해 이용됩니다. 시뮬레이션과 실험 모두 나노홀 어레이의 무작위 결함이 마이크로렌즈의 포커싱 효율에 영향을 미치고 예측된 포커싱 커플링 효과가 단일 파장 및 광대역 조명 모두에서 발생한다는 것을 분명히 합니다. 광대역 집속 기능, 소형화된 크기 및 다양한 제조 기술은 모두 함께 광전지[26], 컬러 필터[38] 및 굴절률 감지[39]와 같은 작고 저렴한 전광학 또는 광전자 장치에 대한 큰 잠재력을 열어줍니다. .

약어

3D:: 3차원
CCD:: 충전 결합 장치
FDTD:: 유한 차분 시간 영역
FWHM:: 절반에서 전체 너비
LIL:: 레이저 간섭 리소그래피
NA:: 조리개 수치
NSL:: 나노스피어 리소그래피
추신:: 폴리스티렌
SEM:: 주사 전자 현미경

나노스케일 지방 도형의 소각 산란 슈퍼커패시터 애플리케이션을 위한 그래핀 및 고분자 복합 재료:검토

나노물질