新制备方法可使金属表面超平滑

随着信息化时代需求的不断提出，人们迫切需要速度更高、体积更小的信息处理系统，光子学器件在尺度上突破衍射极限的限制成为急待解决的关键问题。近年来，随着对表面等离激元(surface plasmon polaritons，SPP)的深入研究，人们发现利用对SPP的操控可以实现亚波长光子学器件和集成，有望带来新一代信息技术微型化和光子集成的革命性突破。金属表面的粗糙度对SPP的传输损耗和金属纳米结构的光学性能有着极大的影响，实现表面超平滑的金属纳米结构的制备对纳米结构中SPP的特性研究和实现基于SPP的纳米光子学器件有着重要的意义。最近，北京大学俞大鹏教授和张家森教授开展团队开展合作研究，团队博士生张洋、朱新利等发展了一种制备超平滑表面的金属纳米结构的模板剥离新方法，该方法首先将PMMA旋涂在硅、石墨等基片上，利用EBL制备出带有所设计结构的PMMA模板；再镀一层厚度大于PMMA厚度的金属层，将金属层粘到另外一块硅片上；从PMMA上揭下金属层并将剩余的PMMA清洗掉，就得到所需的金属纳米结构。利用此方法制备的银纳米结构的表面粗糙度达到0.55～0.88nm，优于其它镀膜方法一个量级以上。利用这种方法还可以方便地制备出陡直高深宽比、间距小于10纳米的不同的金属纳米结构。为了证明该方法的优越性，他们制备了一系列金属银SPP纳米共振腔，腔的反射镜由凸起的金属墙组成。他们利用配有阴极荧光系统的扫描电子显微镜研究了三角形纳米腔中SPP共振模式的形成机理，并获得了清晰的共振模式图像。实验结果结合理论模拟证明，利用这种方法可以获得低的传输损耗和高的反射率，并可以获得非常小的SPP纳米腔模体积和总体积，可望在很多领域获得重要应用。该结果于8月23日发表在纳米科技领域的顶级刊物《先进材料》（Advanced Materials 2010, Xinli Zhu et al.）的网络版上：http://dx.doi.org/10.1002/adma.201001313。《先进材料》现在的影响因子IF=8.379。该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部973计划以及介观物理国家重点实验室自主科研项目等的大力资助。（来源：北京大学）