Nanolitografia plazmoniczna
Nanolitografia plazmoniczna (znana również jako litografia plazmoniczna lub fotolitografia plazmoniczna ) to proces nanolitograficzny , który wykorzystuje powierzchniowe wzbudzenia plazmonowe, takie jak powierzchniowe polarytony plazmonowe (SPP) do wytwarzania struktur w nanoskali. SPP, które są falami powierzchniowymi , które rozchodzą się pomiędzy płaskimi warstwami dielektryka i metalu w reżimie optycznym, mogą ominąć granicę dyfrakcji rozdzielczości optycznej , która działa jako wąskie gardło dla konwencjonalnej fotolitografii .
Teoria
Powierzchniowe polarytony plazmonowe to powierzchniowe fale elektromagnetyczne , które rozchodzą się pomiędzy dwiema powierzchniami z przenikalnościami zmieniającymi znak . Pochodzą one ze sprzężenia fotonów z oscylacjami plazmy , skwantowanymi jako plazmony . SPP skutkują zanikającymi polami , które zanikają prostopadle do granicy faz, na której zachodzi propagacja. Relacja dyspersji dla SPP pozwala na wzbudzenie długości fal krótsza niż długość fali światła przychodzącego w wolnej przestrzeni, dodatkowo zapewniając ograniczenie pola podfalowego. Niemniej jednak wzbudzenie SPP wymaga niedopasowania pędu; pryzmatów i siatek są powszechne. W przypadku procesów nanolitografii plazmonicznej osiąga się to poprzez chropowatość powierzchni i perforacje.
Metody
Plazmoniczna litografia kontaktowa , modyfikacja zanikającej litografii bliskiego pola, wykorzystuje metalową fotomaskę , na której wzbudzone są SPP. Podobnie jak w przypadku typowych procesów fotolitograficznych, fotorezyst jest narażony na SPP, które rozprzestrzeniają się z maski. Fotomaski z otworami umożliwiają siatkowe łączenie SPP; pola rozchodzą się tylko dla nanometrów. Srituravanich i in. zademonstrował proces litograficzny eksperymentalnie ze srebrem 2D maska tablicy otworów; Macierze otworów 90 nm wytworzono przy długości fali 365 nm, która przekracza granicę dyfrakcji. Zayats i Smolyaninov wykorzystali wielowarstwową maskę z metalowej folii, aby poprawić aperturę podfalową ; takie struktury można uzyskać osadzania cienkich warstw . Jako alternatywne otwory zasugerowano również otwory typu Bowtie i nanoszczeliny . Wersja metody, nazwana przez Liu i wsp. Nanolitografią interferencji plazmonów powierzchniowych, wykorzystuje wzorce interferencji SPP . Pomimo oferowania wysokiej rozdzielczości i przepustowości, plazmoniczna litografia kontaktowa jest uważana za metodę kosztowną i złożoną; zanieczyszczenie w wyniku kontaktu jest również czynnikiem ograniczającym.
Nanolitografia obrazowania soczewek planarnych wykorzystuje soczewki plazmoniczne lub supersoczewki o ujemnym indeksie , które po raz pierwszy zaproponował John Pendry . Wiele projektów supersoczewek, takich jak cienka srebrna warstwa Pendry'ego lub supersoczewki Fanga i wsp., korzysta ze wzbudzeń plazmonicznych w celu skupienia składowych Fouriera przychodzącego światła poza granicą dyfrakcji. Chaturvedi i in. wykazał obrazowanie chromu 30 nm tarcie przez fotolitografię supersoczewek srebra przy 380 nm, podczas gdy Shi i in. symulował rozdzielczość litografii 20 nm przy długości fali 193 nm z supersoczewką aluminiową. Srituravanich i in. opracował mechanicznie regulowaną, unoszącą się soczewkę plazmoniczną do bezmaskowej nanolitografii bliskiego pola, podczas gdy inne bezmaskowe podejście Pan i in. wykorzystuje „wielostopniową soczewkę plazmoniczną” do progresywnego sprzęgania.
Bezpośredni zapis plazmoniczny to bezmaskowa forma fotolitografii oparta na litografii z sondą skanującą ; metoda wykorzystuje zlokalizowanego plazmonu powierzchniowego (LSP) z osadzonych plazmonicznych sond skanujących w celu odsłonięcia fotorezystu. Wang i in. eksperymentalnie zademonstrował ograniczenie pola 100 nm za pomocą tej metody. Kim i in. opracowała sondę skanującą o rozdzielczości ~ 50 nm z szybkością tworzenia wzorów ~ 10 mm/s. Nanocząsteczki złota a inne nanostruktury plazmoniczne, takie jak nanoszczeliny, były używane jako maski w litografii; wytrawianie w tym przypadku można osiągnąć za pomocą zasad fotomaskowania lub wzmocnionego lokalnego ogrzewania w pobliżu nanostruktury z powodu rezonansów LSP. Lin i in. wykorzystał również zlokalizowane wzbudzenia termiczne w nanocząstkach złota do wytworzenia dwuwymiarowych struktur, takich jak wzorzyste monowarstwy grafenu i dwusiarczku molibdenu w procesie określanym jako „optotermoplazmoniczna nanolitografia”. Fotochemiczny efekty rezonansów LSP były również wykorzystywane jako katalizator w procesach litograficznych: Saito et al. wykazali selektywne trawienie nanokubków srebra na z dwutlenku tytanu za pomocą separacji ładunków indukowanych plazmonami .
Zobacz też
| Główny |  |
|
|---|---|---|
| Inny | ||
| Zobacz też | ||