[发明专利]纳米结构阵列及其制备方法和含其的色散仪

说明书

一种纳米结构阵列及其制备方法和含其的色散仪，该纳米结构阵列包括衬底，起支撑作用；设置在衬底上的若干纳米结构，若干纳米结构形成阵列，用于接收入射光并根据入射光频率不同将复色光分解成单色光；以及金属掩膜层，其覆盖在所述圆柱纳米结构的顶部，用于提高反射率。本发明通过电子束光刻和电子束蒸发沉积方法形成圆柱周期阵列，精度高；与传统的半导体工艺兼容，易于集成；采用圆柱纳米阵列结构激发米氏共振，根据折射率的变化，同时可以观察样品变化带来的结构色的变化，易于观察，且绿色环保。

技术领域

本发明涉及纳米技术和光色散技术领域，具体地涉及一种纳米结构阵列及其制备方法和含其的色散仪。

背景技术

色散是复色光分解为单色光而形成光谱的现象。色散可以利用棱镜或光栅等作用为色散系统的仪器来实现。如复色光进入棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向有程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。例如太阳光通过三棱镜后，产生自红到紫循序排列的彩色连续光谱。复色光通过光栅或干涉仪时，由于光的衍射和干涉作用，也能使各种色光分散。从广泛的意义上来说，色散不仅指光波分解成频谱，而且任何物理量只要随频率(或波长)而变，都称色散，例如旋光色散等。

目前，基于米氏共振的电介质结构色的研究得到了广泛的关注和快速的发展。由于结构的米氏共振波长依赖于固有的材料特性和结构几何形状，因此可以传统化学着色的缺点，绿色环保。色散就是复色光分解为单色光而形成光谱的现象。让一束白光射到色散仪上，光线经过折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带，其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是红色，靠近底边的一端是紫色，中间依次是橙黄绿蓝靛，这样的光带叫光谱。光谱中每一种色光不能再分解出其他色光，称它为单色光。由单色光混合而成的光叫复色光。自然界中的太阳光、白炽电灯和日光灯发出的光都是复色光。在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，还有一部分透过物体。不同物体，对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种纳米结构阵列及其制备方法和含其的色散仪，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种纳米结构阵列，包括：

衬底，起支撑作用；

设置在衬底上的若干纳米结构，若干纳米结构形成阵列，用于接收入射光并根据入射光频率不同将复色光分解成单色光；以及

金属掩膜层，其覆盖在所述圆柱纳米结构的顶部，用于提高反射率。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种纳米结构阵列的制备方法，制备如上所述的纳米结构阵列，包括：

在衬底上制备纳米结构层，图案化光刻后形成阵列结构；

在阵列结构上沉积金属掩膜层后剥离图形区域外的金属掩膜铝；

以铝为掩膜刻蚀纳米结构层，形成所述纳米结构阵列。

作为本发明的又一个方面，还提供了一种色散仪，包括光源、光探测器、分束器、摄像机、光谱仪以及显示器，其特征在于，还包括如上所述的纳米结构阵列或如上所述制备方法得到的纳米结构阵列。

基于上述技术方案可知，本发明的纳米结构阵列及其制备方法和含其的色散仪相对于现有技术至少具有以下优势之一：

(1)本发明的色散仪及其制备方法，通过电子束光刻和电子束蒸发沉积方法形成圆柱周期阵列，精度高；与传统的半导体工艺兼容，易于集成；

(2)采用圆柱纳米阵列结构激发米氏共振，根据折射率的变化，同时可以观察样品变化带来的结构色的变化，易于观察，且绿色环保；