刘旭1,2,黄玉铸1,刘奇1,曹鸿涛1,2
LIU Xu1,2, HUANG Yuzhu1, LIU Qi1, CAO Hongtao1,2
摘要: 本文提出并验证了一种基于二次化学刻蚀宽范围调控折射率并获得超低折射率的新策略。首先,采用多靶磁控共溅射技术制备Ag纳米线阵列-SiO2复合超材料薄膜,经过一次化学刻蚀工艺后去除金属相从而成功构建出纳米空气柱阵列-SiO2复合超材料薄膜。但因其孔隙率有限,所以不能满足更低折射率之要求,为了解决这个问题,本文创新性地引入二次化学刻蚀实现对纳米空气柱阵列直径的扩孔来增大孔隙率,获得了具有超低折射率(<1.2)的超材料薄膜。利用光谱型椭偏仪和扫描电子显微镜对薄膜光学性能与微观结构进行表征,并基于各向异性有效介质理论(EMA)模型对椭偏参数Ψ和Δ进行拟合,得出孔隙率与各向异性折射率的对应关系,明确了一次刻蚀可实现的最低折射率水平。系统研究和总结出二次刻蚀时间与刻蚀液浓度对折射率变化的影响规律。本文提出的超低折射率调控方法具有良好的工艺可重复性,实现了寻常折射率在1.367-1.159之间、异常折射率在1.392-1.191宽范围内的可控制备。本研究为超低折射率材料的可控制备提供了新途径,在车载镜头、显示面板等光子器件中具备重要应用前景。
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