一种大面积微纳叠层衍射光栅结构的制备方法与流程

技术特征：
1.一种大面积微纳叠层衍射光栅结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，提供一防光晕阴极玻璃衬底；步骤二，在衬底的表面涂布负性光刻胶掩膜层a，利用紫外纳米压印方法将所述负性光刻胶掩膜层a图形化，在衬底表面留下等间隔周期排列的圆柱型孔洞；步骤三，在图形化后的衬底表面和负性光刻胶掩膜层a的表面外延氧化硅光薄膜；外延结束后将衬底浸泡入丙酮溶液中，带胶剥离所述负性光刻胶掩膜层a表面外延的氧化硅薄膜，留下圆柱型孔洞中的氧化硅圆柱形结构a；步骤四，在所述氧化硅圆柱形结构a和衬底的表面涂布正性光刻胶掩膜层，利用紫外纳米压印方法将所述正性光刻胶掩膜层图形化；在图形化后的表面通过原子层沉积方法多次交替进行外延氧化铝和氧化钛叠层，每层氧化铝薄膜和氧化钛薄膜的厚度均相同且为1～50nm厚，外延完成之后带胶剥离外延在掩膜层上的氧化铝和氧化钛叠层薄膜，并平坦化留在衬底上的氧化铝和氧化钛叠层的表面，使衬底上的氧化铝和氧化钛叠层厚度与所述圆柱形孔洞中的氧化硅圆柱形结构a厚度一致；步骤五，在平坦化后的表面涂布负性光刻胶掩膜层b，利用紫外纳米压印方法将负性光刻胶掩膜层b图形化；步骤六，在负性光刻胶掩膜层b的表面利用等离子体气相外延方法外延氧化硅光栅层；外延完成之后带胶剥离外延在负性光刻胶掩膜层b上的氧化硅薄膜，在衬底表面上留下等间隔周期排列的圆柱型氧化硅b，获得大面积微纳叠层衍射光栅结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述负性光刻胶掩膜层a和负性光刻胶掩膜层b的厚度为0.5～3um。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述负性光刻胶掩膜层a、负性光刻胶掩膜层b及正性光刻胶掩膜层在带胶剥离过程中，仅将衬底片放入丙酮中去除掩膜层，所述衬底表面以一定间隔周期排列的圆柱型孔洞中的氧化硅圆柱形结构a不脱落。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中：所述外延氧化硅光薄膜是通过等离子体化学气相沉积pecvd方法实现的，氧化硅光薄膜的厚度为200～500nm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中：所述圆柱型孔洞中的氧化硅光栅层的直径为100～900nm。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中：所述圆柱型孔洞的间隔周期为200～1800nm。7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于：所述平坦化是通过化学机械抛光cmp方法实现的。8.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于：所述图形化是通过紫外纳米压印和带胶剥离方法实现的。9.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中：利用原子层沉积方法多次交叠外延氧化铝和氧化钛叠层膜填充单层光栅的栅谷，并在已有的单层光栅的栅齿上进行微纳结构图形调控，获得所述大面积叠层衍射光栅结构。

技术总结
本发明公开了一种大面积微纳叠层衍射光栅结构的制备方法，该方法是在已有的光栅结构基础上，对光栅的栅齿进行微纳结构图形的结构以及材料进行调控，能够在更大的带宽下获更高的衍射效率，对提高光栅的光能的利用率和夜视镜成像的灵敏度以及降低光栅的制备成本具有重要意义；同时，通过光刻胶作为掩膜，在掩膜层上外延光栅层再带胶剥离避开刻蚀的光栅制备方法能够解决现有方法中衍射光栅制备难度大、产量低、无法进行大规模生产的问题。本发明通过改变所制备的衍射光栅的材料、周期，进一步提高了光栅的光能利用率，在实现大面积高效率微纳衍射光栅的同时，保证该结构可以实现高效率、宽光谱的衍射，可以应用于夜视、光通信等领域。域。域。


技术研发人员：张勤东 赵恒 汪云 李耀斌 曾进能 张世超 冯辉 吴艳娟 黄丽书 张益铭
受保护的技术使用者：北方夜视技术股份有限公司
技术研发日：2022.05.17
技术公布日：2022/8/30