设计和制备的液晶-超材料复合结构器件中的超材料采用金属双开口谐振环结构,如图8.17(a)所示,具体结构参数为a=48μm,b=10μm,g=5μm,w=5μm。超材料的制备工艺流程包括标准的光刻、金属沉积和剥离等步骤,具体如下。
(1)制备掩膜版。首先根据设计结构的材料、尺寸参数,利用L-Edit软件绘制光刻板版图,然后利用电子束曝光法制备掩膜版,如图8.16所示。
(2)基板选取。使用500μm厚度、10 kΩ·cm高电阻率的Si片作基底。
图8.16 掩膜版照片
(3)基片清洗。将硅片和掩膜版用硫酸和双氧水的清洗液清洗2 h。
(4)涂光刻胶：AR-N-4340(负胶)。旋转涂胶,转速为4 000 r/s,胶厚为1.68μm。
(5)前烘。涂胶后的片子放于恒温干燥箱中进行烘干。(www.xing528.com)
(6)曝光。利用已制备的掩膜版对烘好的片子进行曝光。
(7)后烘。将恒温干燥箱温度设定为100℃,对曝光后的片子进行烘干。
(8)显影。选取配套光刻胶型号的显影液AR-300-475,显影90 s。
(9)去胶。用等离子去胶机去掉显影后残留的薄膜胶层。
(10)镀膜。利用热蒸发方法蒸镀50 nm后的Cr金属作为黏附层,在黏附层上蒸镀200 nm厚度的Cu。
(11)剥离。使用丙酮浸泡和超声去掉基板上的光刻胶。
(12)划片。利用高精度划片机,沿划片槽把4寸[1]高阻硅片分割为多个15 cm×15 cm的样品。使用台阶仪探针对样品进行测量,金属层厚度为255 nm。
制备的双开口谐振环超材料样品的显微照片如图8.17(c)所示。为了制备液晶-超材料复合结构,首先利用紫外胶粘合石英基片与超材料基片,器件结构如图8.17(b)所示,其中c=0.5 mm,d=1.2 mm,e=0.2μm,f=0.5 mm。整个实验样品的尺寸为15 mm×15 mm,大于THz-TDS系统的THz光斑直径,符合实验要求,实验光路如图8.17(e)所示。其中,上下基板由两根直径为1.2 mm的金属丝作为间隔,同时也作为导电电极使用,电极间的距离为10 mm。然后,在上下基板的间隔空隙中注入液晶材料,形成如图8.17(d)所示的液晶-超材料复合结构器件。
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