Том 33, номер 08, статья № 10

Аннотация:

С помощью численного моделирования методом конечных элементов исследована пространственная структура поля оптической волны в ближней зоне составной амплитудно-фазовой дифракционной решетки с периодом штрихов порядка длины волны падающего излучения. Показано, что применительно к технологии оптической Талбот-литографии такая комбинированная бинарная маска обеспечивает многократное оптическое повышение контрастности интегрального «ковра Талбота» по сравнению с чистыми амплитудными и фазовыми масками. Проанализированы физические причины этого эффекта и установлена определяющая роль резонансов Ми, возбуждающихся внутри диэлектрических выступов фазовой маски, что может дать высокое пространственное разрешение (до четверти оптической волны) и максимальный оптический контраст (до 24 дБ) интегральных самоизображений Талбота.

Ключевые слова:

эффект Талбота, фотолитография, дифракционные маски

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Wen J., Zhang Y., Xiao M. The Talbot effect: recent advances in classical optics, nonlinear optics, and quantum optics // Adv. Opt. Photon. 2013. V. 5, iss. 1. P. 83–130. DOI: 10.1364/AOP.5.000083.
2. Winthrop J.T., Worthington C.R. Theory of Fresnel images. I. Plane periodic objects in monochromatic light // J. Opt. Soc. Am. 1965. V. 55, iss. 1. P. 373–381. DOI: 10.1364/JOSA.55.000373.
3. Min J.-H., Zhang X.A., Chang C.-H. Designing unit cell in three-dimensional periodic nanostructures using colloidal lithography // Opt. Express. 2015. V. 24, iss. 2. A276. DOI: 10.1364/OE.24.00A276.
4. Solak H.H., Dais C., Clube F. Displacement Talbot lithography: A new method for high-resolution patterning of large areas // Opt. Express. 2011. V. 19, iss. 11. P. 10686. DOI: 10.1364/OE.19.010686.
5. Thomae D., Sandfuchs O., Brunner R. Influence of oblique illumination on perfect Talbot imaging and nearly perfect self-imaging for gratings beyond five diffraction orders // J. Opt. Soc. Am. 2015. V. 32. P. 2365–2372. DOI: 10.1364/JOSAA.32.002365.
6. Noponen E., Turunen J. Electromagnetic theory of Talbot imaging // Opt. Commun. 1993. V. 98. P. 132–140. DOI: 10.1016/0030-4018(93)90772-W.
7. Chen H., Qin L., Chen Y., Jia P., Gao F., Chen C., Liang L., Zhang X., Lou H., Ning Y., Wang L. Refined grating fabrication using displacement Talbot lithography // Microelectron. Eng. 2018. V. 189. P. 74–77. DOI: 10.1016/j.mee.2017.12.018.
8. Geints Y.E., Minin O.V., Minin I.V. Apodization‐assisted subdiffraction near‐field localization in 2D phase diffraction grating // Ann. Phys. 2019. V. 531. P. 1900033. DOI: 10.1002/andp.201900033.
9. Ishikawa K., Karahashi K., Ishijima T., Cho S.I., El­liott S., Hausmann D., Mocuta D., Wilson A. Kinoshita K. Progress in nanoscale dry processes for fabrication of high-aspect-ratio features: How can we control critical dimension uniformity at the bottom? // Jap. J. Appl. Phys. 2018. V. 57, N 6S2. P. 06JA01-1-18. DOI: 10.7567/JJAP.56.06HA02.