次波長金屬光柵的設計、製作與量測

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姓名

黃裕龍(Yuan-Lung Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學研究所碩士在職專班

論文名稱

次波長金屬光柵的設計、製作與量測
(Design and Fabrication of Subwavelength Metal-stripe Gratings by E-beam Lithography Technology)

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摘要(中)

傳統上利用雙折射晶體(birefringent crystal)製作的偏振元件，可以用次波長金屬光柵來達到同樣的功能，這種具有雙折射特性的光柵稱之為人造雙折射光柵(form-birefringent gratings)。一般而言次波長金屬光柵僅能應用於微波與遠紅外光波段，然而隨著微影技術的進步，我們可以利用電子束微影技術，製作出可應用於可見光與近紅外光波段的次波長金屬光柵。
本文對電子束微影系統有簡單的介紹，並且利用電子束微影技術製作出次微米結構，光阻的最小線寬可以達到0.1μm。並且製作出可見光範圍的次波長金屬光柵。在特性上，次波長金屬光柵的確產生了零階光柵的效應，對於TE與TM不同偏振方向的入射光有敏感的選擇性。然而，最後量測的結果並不能得到預期之相位延遲的效應。光柵金屬的厚度也是影響反射效率的重要一環，當金屬薄膜厚度低於肌膚深度時，會造成反射效率的下降。

摘要(英)

One method for influencing the polarization of light is the use of wire-grid polarizers. For the visible region, this type of element can be realized as a metal-stripe grating with periods less than the wavelength. We fabricate metal-stripe gratings with periods down to 0.3um in thin gold layers of 98nm thickness using electron-beam lithography technology. A detailed investigation of the influence of grating period and duty cycle on the polarization effect is carried out to verify the conformity of rigorous diffraction theory and experimental results. The comparison between the two indicates good performance. Polarization ratios of the order of 2.3 with reflection efficiencies of about 60% in TM polarization are obtained. .

關鍵字(中)

★ 次波長
★ 電子束微影
★ 光柵

關鍵字(英)

★ subwavelength
★ e-beam lithography
★ submicron

論文目次

目錄
第一章導論 …………………………………………… 1
第二章次波長光柵的特性與原理 ………………….. 3
2.1 基本理論 ………………………………………. 3
2-2 嚴格向量分析理論 ……………………………. 6
2.3 次波長光柵的比較 …………………………….. 8
第三章次波長金屬光柵的製作 ……………………… 10
3.1電子束微影技術 ……………………………….. 10
3.1.1鄰近效應 …………………………………... 11
3.1.2電荷累積效應 ……………………………... 13
3.1.3 加熱效應 ………………………………….. 14
3.2電子束微影製程 ……………………………….. 15
3.2.1樣品清洗 …………………………………... 15
3.1.2光阻塗佈 …………………………………... 16
3.2.3電子束直寫 ………………………………... 18
3.3金屬蒸鍍製程 ………………………………….. 23
3.3.1 去除表面殘餘光阻 ……………………….. 23
3.3.2金屬蒸鍍 …………………………………... 24
3.4離浮製程 ……………………………………….. 25
第四章元件的量測 ………………………………… 27
4.1表面輪廓量測 ……………………………….. 27
4.2反射效率量測 ……………………………….. 29
4.3偏振比例量測 ……………………………….. 31
4.4結果討論 …………………………………….. 32
第五章總結與未來工作 …………………………… 34
5.1 結論 …………………………………………. 34
5.2 未來工作 ……………………………………. 35
圖 …………………………………………………….. 36
表 …………………………………………………….. 56
參考文獻 …………………………………………….. 59

參考文獻

參考文獻:
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指導教授

紀國鐘(G. C. Chi)

審核日期

2003-1-17

推文