一种制造镜片的新方法最近开始引起广泛关注。这种镜片不是使用传统的模塑和抛光工艺,而是使用纳米制造技术制造。这些透镜被称为超透镜。
金属酯可以批量制造,这意味着数百个超构透镜可以在同一个晶圆上同时制造,就像电脑芯片一样。透镜的几何形状和有效面积只有几百微米大小,包括衬底。
虽然这些镜头可能不适用于大型设备,但它们在小型或便携式设备如手机摄像头、虚拟现实显示器和内窥镜探头等方面具有巨大的应用潜力。
传统透镜中的材料的厚度用于控制光的相位。然而,在金属中,通过亚壳阵列控制相位。阵列中的每个单独元素的表现类似于小天线,提示进入光线中的相移。
因为元件之间的间隔小于操作波长,所以该图案化表面将显示为与入射光的连续相位图案的连续表面。Metalenses提供多功能的波前塑造功能,因为波前基本上是由像素的设计像素。
控制局部相位的一种方法是使用Pancharatnam-Berry (P-B)相位。当圆偏振光通过各向异性的鳍状纳米结构时,可能会产生这种相位。P-B相是一种非常稳定的现象,它与每个元件的旋转角度成线性比例。
P-B相的鲁棒性意味着甚至在制造期间引起的缺陷(例如,纳米结构的缺陷形状或高度)不会影响相位,只要保持旋转角度即可。
工程每个元件的旋转角度,因此光学相位允许控制光传播。这里所示的SEM图像包括具有抛物阶段轮廓的聚焦透镜。该轮廓导致光学错觉,其中样品由具有不同高度的环组成。
该样品由位于蓝宝石衬底上的氮化镓纳米鳍组成。图案最初是用电子束光刻技术设计并写在晶圆上的。在起飞过程开始之前,在晶圆上沉积一层镍。
一段时间后,在晶圆上留下一层镍硬掩膜。这一层非常薄,但它受到了发射过程有效性的限制。
这一过程中最具挑战性的方面是高纵横比纳米鳍的蚀刻。每个纳米鳍宽约200 nm,高约1.5 μm。最窄的间隙为几十纳米。一个牛津仪器Plasmalab系统100用来完成这个过程。
旋转:纳米鳍结构的旋转,为超构透镜的应用创造了Pancharatnam-Berry相位。超构透镜图案是用电子束光刻在GaN薄膜上的。图案的最小特征尺寸为200 nm,最小距离为100 nm。然后用提离法沉积一层金属镍作为蚀刻掩模。最后,采用ICP/RIE蚀刻工艺制备高纵横比纳米翅片。使用AR的物理蚀刻以及使用CL的化学蚀刻的组合2等离子体提高了蚀刻速率。对配方进行了优化,获得了最大长宽比和完美的垂直侧壁。图片信用:牛津仪器等离子技术
蚀刻在Ar等离子体中用Cl的气体混合物进行2/ BCl3.它结合了Ar等离子体的物理蚀刻和Cl的化学蚀刻2/ BCl3.。
必须调整许多蚀刻参数以确保最高蚀刻选择性和垂直侧壁;例如,ICP电源,RF Power,Cl2/ BCl3.比率和压力。
必须考虑两个关键因素。理想情况下,化学蚀刻应该达到更高的选择性,因为金属掩膜相当薄。然而,需要更多的物理蚀刻来实现所需的垂直侧壁。最理想的配方是在这两个过程之间取得平衡。
通过持续的配方优化,可以在Ni和GaN之间选择性地达到约30个,以及良好的侧壁质量。
牛津仪器的系统在超透镜的发展中发挥了关键作用。牛津仪器公司系统的用户友好界面有助于使样品加载和配方修改的过程有效和直接,需要最少的人工干预。
由于牛津仪器系统提供的稳定性,还可以通过大规模样品表面实现良好的重复性和均匀性。
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由来自阿卜杜拉理工大学国王(欧洲杯足球竞彩KAURY)的荣汇林的材料制作。欧洲杯线上买球
这些信息已经从牛津仪器等离子技术提供的材料中获得,审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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