基于納米壓印的平面手性人工材料研究.pdf

1、納米壓印光刻技術具有效率高、失真率低、易于實現大面積圖形轉移等特點，成為下一代光刻技術的研究熱點。平面手性人工材料具有獨特的手性結構，可以產生旋光效應且旋光效率大大高于傳統的雙折射晶體，并有可能產生負折射效應，有非常重要的科學研究價值，在電磁天線、隱身材料等方面具有重要的應用前景。本課題利用納米技術制備了平面金屬和介質手性材料，研究了壓印參數對手性材料制備、性能等影響，并測量了手性結構的性能。
　　論文首先開展了平面手性金屬結構的

2、理論模擬、壓印制備和性能測量。利用有限差分時域法軟件(FDTDSolutions)對雙層互補型金屬結構的平面手性人工材料的旋光機理進行了分析。論文研究了上下兩層金屬間距改變對旋光性能的影響，模擬結果發(fā)現，互補型平面手性金屬人工材料的上下兩層金屬之間的耦合導致的磁共振會使得它的共振峰發(fā)生偏移、增強或減弱，而單層金屬表面形成的電共振所導致的共振峰卻不受其影響。利用納米壓印技術成功制備了具有光學波段600nm周期rosette圖形的平面手性金

3、屬人工材料，通過對壓印深度的控制改變上下兩層金屬間的距離，從而對共振峰的位置進行控制，驗證了之前的模擬結果。制備的器件具有6×104°/mm的旋光效率，和較高(100°-15°)的旋光度數。
　　論文還提出了利用高折射率的ZnO來制備介質光學器件，如旋光結構和光柵結構，并利用FDTD模擬軟件討論了ZnO作為全介質平面手性人工材料和光柵結構的可行性。論文結合了納米壓印技術和水熱法，利用納米壓印將圖形轉移到SU-8光刻膠上，然后在SU

4、-8溝槽中進行氧化鋅的限制性生長。以此方法我們使用HMTA(六次甲基四胺)和六水合硝酸鋅的混合溶液制備了具有rosette和光柵圖形分立氧化鋅納米棒陣列。為了制備全介質平面手性人工材料，采用DMAB(二甲基胺硼烷)和六水合硝酸鋅混合溶液制備了具有連續(xù)薄膜形貌的氧化鋅納米結構。論文對氧化鋅納米棒的圖形化限制性生長進行了分析和總結，提出對生長時間的控制是實現圖形化生長可控性的決定因素。論文還發(fā)現長時間氧氣反應離子刻蝕能夠提高氧化鋅納米棒光致