[发明专利]一种金属-介质偏振光栅及其制备方法

说明书

本发明涉及一种金属‑介质偏振光栅及其制备方法，金属‑介质偏振光栅从下自上依次包括Si衬底层、SiOsubgt;2/subgt;介质层、SiOsubgt;2/subgt;光栅层、以及Al金属光栅层，所述SiOsubgt;2/subgt;光栅层上设有若干凹槽，所述凹槽表面上为Al/SiOsubgt;2/subgt;金属光栅层。该金属‑介质偏振光栅的制备方法为：(1)在Si衬底层表面镀上一层SiOsubgt;2/subgt;薄膜；(2)在步骤(1)的SiOsubgt;2/subgt;介质层表面旋涂一层HSQ光刻胶并依次进行低温固化、电子光刻曝光、热显影；(3)在步骤(2)的SiOsubgt;2/subgt;光栅层表面设置金属挡板，沉积金属，制备得到金属‑介质偏振光栅。与现有技术相比，本发明降低了制备难度，提升了其TM的透过率和消光比。

技术领域

本发明涉及偏振成像技术领域，尤其是涉及一种金属-介质偏振光栅及其制备方法。

背景技术

偏振成像技术在红外成像、遥感、生物医疗至军事侦察都有非常广泛的应用。多种应用场景都对偏振器件的透过率和消光比提出了极高的技术需求。

由于传统设计需要额外的结构实现不同偏振信号的采集，如经典的非实时型和振幅型设计，无法做到手持式、便携式与小型化。

集成多取向偏振光栅的焦平面型偏振成像器件，虽然解决了集成化程度低的问题，但现有的此类焦平面型偏振成像器件，依赖于高性能偏振光栅的制造。而现有的偏振光栅主要制造方式是标准的lift-off工艺，在光刻制作的光刻胶光栅上沉积金属并剥离光刻胶及光刻胶上方的金属，留下光栅缝中的金属形成金属偏振光栅。一方面，沉积金属的厚度必须比光刻胶厚三倍以上，这将大大增加光刻的难度。另一方面，这种工艺中的剥离过程是不稳定的，即金属或光刻胶的残留物会破坏结构，降低偏振性能。

此外，还有许多并不主流的制备方法如纳米压印和氯气蚀刻，但由于制造效果差或者制造过程中的毒性等原因，它们没有被广泛使用。迄今为止，仍然缺乏一种能够有效制造高性能偏振光栅的方法。

针对以上问题，亟需设计一种新型的偏振光栅制备方法，保证偏振光栅偏振性能的同时，能够降低制备难度，提升制备的可行性，以促进偏振成像装置实用化。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的剥离光刻胶不充分等缺陷而提供一种金属-介质偏振光栅及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一为提供一种金属-介质偏振光栅，从下自上依次包括Si衬底层、SiO₂介质层、SiO₂光栅层、以及Al金属光栅层，所述SiO₂光栅层上设有若干凹槽，所述凹槽表面上为Al/SiO₂金属光栅层。

进一步地，所述SiO₂介质层的厚度为100nm，所述SiO₂光栅层的厚度为200nm，所述Al金属光栅层和所述Al/SiO₂金属光栅层的厚度为50nm，所述Al金属光栅层和所述Al/SiO₂金属光栅层的宽度为75nm。

本发明的技术方案之二为提供一种如技术方案之一所述的金属-介质偏振光的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过电子束蒸发技术在Si衬底层表面镀上一层SiO₂薄膜，即SiO₂介质层；

(2)在步骤(1)的SiO₂介质层表面旋涂一层HSQ光刻胶并依次进行低温固化、电子光刻曝光、热显影，得到SiO₂光栅层；