一种静电式动态可调反射式变焦超表面透镜及其制备方法与流程

文档序号:19416527发布日期:2019-12-14 00:58阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种静电式动态可调反射式变焦超表面透镜,其特征在于,包括:玻璃衬底(11)、ito薄膜(12)、天线、支撑结构(15)、空气间隔(20)、氮化硅薄膜(21)、硅框架(22)和金背板(23);

所述ito薄膜(12)位于所述玻璃衬底(11)上方,所述天线位于所述ito薄膜(12)上方的中间位置,所述支撑结构位于天线的外侧,在所述ito薄膜(12)和所述金背板(23)分隔开形成所述空气间隙(20),所述ito薄膜(12)上设置施加电压的位置;所述氮化硅薄膜(21)位于所述空气间隙(20)上方,所述硅框架(22)位于所述氮化硅薄膜(21)的上方,所述金背板(23)位于所述硅框架(22)上方;

所述天线用于入射光相位调控;所述空气间隙(20)用于提供所述金背板(23)变形的空间,所述金背板(23)的最大变形程度为所述空气间隙(20)厚度的三分之一;所述支撑结构用于形成所述空气间隙(20);所述氮化硅薄膜(21)和所述硅框架(22)用于支撑所述金背板(23);所述金背板(23)作为正电极且所述ito薄膜(12)作为负电极构成静电式mems系统,所述金背板(23)为活动电极,用于在电压的调控下实现不同程度的凸起形变;所述天线的几何参数根据超表面透镜所需初始焦距、入射光波长和广义斯涅耳定律获取。

2.根据权利要求1所述的静电式动态可调反射式变焦超表面透镜,其特征在于,所述天线为金属或硅或二氧化钛或锗。

3.根据权利要求1或2所述的静电式动态可调反射式变焦超表面透镜,其特征在于,所述天线的形状根据偏振无关特性为圆盘形或方形或圆环形,所述天线的形状根据偏振相关特性为条形或椭圆柱形或v形。

4.根据权利要求1至3任一所述的静电式动态可调反射式变焦超表面透镜,其特征在于,所述入射光为红外波段。

5.基于权利要求1所述的静电式动态可调反射式变焦超表面透镜的制备方法,其特征在于,包括:

(1)利用磁控溅射方法在玻璃衬底(11)上方生长ito薄膜(12);

(2)利用电子束蒸镀方法在ito薄膜(12)表面蒸镀金;

(3)在步骤(2)获取的金表面依次通过匀胶、曝光、显影、刻蚀和再显影,制备金天线阵列结构;

(4)在步骤(3)获取的样片表面依次通过匀胶、曝光和显影,获取中空的绝缘支撑结构,将金天线(13)所在区域以及ito薄膜(12)施加电压的位置裸露;

(5)在支撑结构上方蒸镀氮化硅薄膜(21),并在氮化硅薄膜(21)上方沉积硅框架(22),形成硅框架氮化硅薄膜窗口;

硅框架(22)的开窗口正对金天线(13),且开窗口大小大于等于金天线(13)阵列的大小;氮化硅薄膜(21)对入射光的光场无影响;

(6)在硅框架氮化硅薄膜窗口上方蒸镀金薄膜,形成活动电极作为金背板(23);

(7)将氮化硅薄膜(21)与支撑结构(15)固定,完成静电式动态可调反射式变焦超表面透镜的制作。

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)包括:

(3.1)在步骤(2)获取的金表面旋涂第一光刻胶(14),形成光刻胶面;

(3.2)将金天线阵列结构版图通过电子束曝光设备对步骤(3.1)获取的光刻胶面曝光,形成具有图案的样片;

(3.3)将具有图案的样片进行显影,获取具有金天线阵列结构的光刻胶层的样片;

(3.4)在具有金天线阵列结构的光刻胶层的样片上刻蚀,形成具有金天线阵列结构的样片;

(3.5)利用显影液将具有金天线阵列结构的样片上的光刻胶去除。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)包括:

(4.1)在步骤(3)获取的具有金天线阵列的样片表面旋涂第二光刻胶;

(4.2)对旋涂有第二光刻胶的样片进行曝光处理;若第二光刻胶为负光刻胶,则非曝光区域为金天线所在区域以及ito薄膜施加电压的位置;否则,曝光区域为金天线所在区域以及ito薄膜施加电压的位置;

(4.3)对步骤(4.2)曝光后的样片进行显影处理,获取中空的绝缘支撑结构。

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述第二光刻胶为su-8光刻胶。


技术总结
本发明公开了一种静电式动态可调反射式变焦超表面透镜及其制备方法,属于动态可调超表面领域,包括:玻璃衬底、ITO薄膜、天线、空气间隙、支撑结构、氮化硅薄膜、硅框架和金背板;天线用于入射光相位调控;空气间隙用于提供金背板变形的空间,金背板的最大变形程度为空气间隙厚度的三分之一;支撑结构用于形成空气间隙;金背板作为正电极且ITO薄膜作为负电极构成静电式MEMS系统,金背板为活动电极,用于在电压的调控下实现不同程度的凸起形变;天线的几何参数根据超表面透镜所需初始焦距、入射光波长和广义斯涅耳定律获取;本发明可通过改变ITO薄膜和金背板之间的电压,调节静态超表面透镜焦距,使成品率上升。

技术研发人员:易飞;陈逸堃;侯铭铭;邬灏;郭颂
受保护的技术使用者:华中科技大学
技术研发日:2019.08.20
技术公布日:2019.12.13
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