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Au/Ag纳米颗粒的成像技术与应用

发光学报 2013年第6期34卷 792-796页

作者：蔡剑锐段辉高王太宏湖南大学信息科学与工程学院湖南长沙410082 湖南大学物理与微电子科学学院湖南长沙410082

基于10 nm尺度图形加工技术,通过改变金属纳米结构的大小和形貌,利用金属纳米结构的表面等离子体共振性能开发出SEM纳米彩色图片制作技术,使得图形的像素在60 nm尺度可控(约100万dpi)。利用图像处理技术可以快速生成加工版图,而通过电... 详细信息

基于10 nm尺度图形加工技术,通过改变金属纳米结构的大小和形貌,利用金属纳米结构的表面等离子体共振性能开发出SEM纳米彩色图片制作技术,使得图形的像素在60 nm尺度可控(约100万dpi)。利用图像处理技术可以快速生成加工版图,而通过电子束曝光和沉积技术则能够得到结构不同的Au/Ag纳米颗粒。结果表明:由于结构不同的Au/Ag纳米颗粒的表面等离子体共振性能不同,使其发光性能覆盖了可见光波段。本文通过改变Au/Ag纳米颗粒的大小,利用图像处理算法对不同大小的Au/Ag纳米颗粒进行排列组合,从而得到SEM纳米彩色图片。

关键词：表面等离子体共振纳米加工金属纳米结构图像处理

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电子束光刻设备发展现状及展望

科技导报 2022年第11期40卷 33-44页

作者：梁惠康段辉高湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 湖南大学粤港澳大湾区创新研究院广州511300

电子束光刻设备在高精度掩模制备、原型器件开发、小批量生产以及基础研究中有着不可替代的作用。在国外高端电子束光刻设备禁运的条件下,中国迫切需要实现高端国产化设备的突破。介绍了电子束光刻设备发展历程,列举了当前活跃在科研和... 详细信息

电子束光刻设备在高精度掩模制备、原型器件开发、小批量生产以及基础研究中有着不可替代的作用。在国外高端电子束光刻设备禁运的条件下,中国迫切需要实现高端国产化设备的突破。介绍了电子束光刻设备发展历程,列举了当前活跃在科研和产业界的3种设备(高斯束、变形束、多束)的主要厂商及其最新设备性能,并概括了国产化电子束光刻设备发展现状。通过国内外电子束光刻设备性能的对比,总结了国产化研发需要解决的关键性难题。其中,着重介绍了高端高斯电子束光刻设备国产化需要面临的技术挑战:热场发射电子枪、高加速电压、高频图形发生器、极高精度的激光干涉仪检测技术及高精度电子束偏转补偿技术。

关键词：电子束光刻设备微纳制造高斯束变形束多束

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大面积纳米压印技术及其器件应用

光学精密工程 2022年第5期30卷 555-573页

作者：高晓蕾陈艺勤郑梦洁段辉高湖南大学机械与运载工程学院国家高效磨削工程技术研究中心湖南长沙410082 东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室江苏南京211189 季华实验室广东佛山528000

大面积纳米压印技术是一种利用模板压印方法大规模制备大面积微纳米结构的图形化技术,具有重复性好、成本低及结构分辨率高等优点。对各类聚合物及介质的快速结构成型使得大面积纳米压印技术在制备微纳光学、光电器件方面具有独特的优势... 详细信息

大面积纳米压印技术是一种利用模板压印方法大规模制备大面积微纳米结构的图形化技术,具有重复性好、成本低及结构分辨率高等优点。对各类聚合物及介质的快速结构成型使得大面积纳米压印技术在制备微纳光学、光电器件方面具有独特的优势,可应用于发光二极管、显示器、增强现实光波导及微流控芯片等众多领域,并在纳米技术商业化中发挥关键作用。首先对纳米压印技术进行介绍,然后从大面积纳米压印技术、大面积压印模板制备、大面积纳米压印技术的器件应用及其前景与挑战四个方面来介绍大面积纳米压印技术。

关键词：纳米压印大面积压印模板大面积图形化器件应用

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光电工程与装备专题导读--中科院青促会携手《光电工程》推出专刊

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光电工程 2023年第5期50卷 1-2页

作者：段辉高杨平伍洲湖南大学中国科学院光电技术研究所中国科学院空天信息创新研究院

光电工程是将光学、电学、信息学和材料学等多学科有机结合起来的一门学科,它主要围绕着光电技术展开,旨在研究光、电与物质之间相互作用的科学问题,并且运用光电技术研制和生产各种产品。随着科技的不断发展,光电工程在通信、能源、医... 详细信息

光电工程是将光学、电学、信息学和材料学等多学科有机结合起来的一门学科,它主要围绕着光电技术展开,旨在研究光、电与物质之间相互作用的科学问题,并且运用光电技术研制和生产各种产品。随着科技的不断发展,光电工程在通信、能源、医疗等领域得到了广泛应用,智能化、集成化、微型化将成为未来的发展趋势。而光电装备作为国防建设和民生经济的标志性装备之一,已成为现代信息系统的重要组成部分。光电技术及其相关装备不仅是光电工程研究的重要工具,也是核心产出之一。

关键词：民生经济光电工程光电技术现代信息系统国防建设光电装备信息学集成化

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宽束离子束刻蚀快速加工金属纳米间隙结构

光学精密工程 2023年第1期31卷 109-118页

作者：曾沛舒志文陈艺勤段辉高郑梦洁季华实验室广东佛山528000 湖南大学机械与运载工程学院国家高效磨削工程技术研究中心湖南长沙410082

提出并演示了利用宽束离子束刻蚀方法一次性对多个杠铃形金属纳米结构进行“横向抽减”,形成极小纳米间隙,从而实现多个金属纳米间隙结构的快速加工。利用电子束曝光定义图形化抗蚀剂结构,通过传统的金属沉积和湿法剥离将抗蚀剂图案转... 详细信息

提出并演示了利用宽束离子束刻蚀方法一次性对多个杠铃形金属纳米结构进行“横向抽减”,形成极小纳米间隙,从而实现多个金属纳米间隙结构的快速加工。利用电子束曝光定义图形化抗蚀剂结构,通过传统的金属沉积和湿法剥离将抗蚀剂图案转移至杠铃形金属纳米结构,最后使用宽束离子束刻蚀进行修剪。实验表明,精确控制刻蚀时间可以使杠铃形结构的两个纳米天线间的间隙距离达到10 nm以下,通过结合基于HSQ负性抗蚀剂的图案化工艺,可在HSQ纳米模板上制得悬空金属纳米间隙结构。利用表面结构形貌表征获得刻蚀过程中纳米结构的形态演变规律,并通过系统的实验和模拟验证了悬空金属间隙结构用于表面增强拉曼散射的优势。该方案为多个极小金属纳米间隙结构的一次成型提供了新的思路,在大面积拉曼传感衬底的低成本高效制备方面具有可观的应用前景。

关键词：离子束刻蚀电子束曝光金属纳米间隙亚10 nm 拉曼检测

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光学超构表面的微纳加工技术研究进展

红外与激光工程 2020年第9期49卷 88-106页

作者：胡跃强李鑫王旭东赖嘉杰段辉高湖南大学机械与运载工程学院国家高效磨削中心湖南长沙410082 湖南大学深圳研究院-珑璟光电微纳光学先进制造实验室广东深圳518100

超构表面由二维平面内精心排布的亚波长单元组成,为设计超紧凑型光学元件提供了新的范式,在微型化光学系统方面显示出了极大的潜力。在不到十年时间里,超构表面由于具有超轻、超薄且能够操纵光波的各种参量以实现多功能集成的优势在多... 详细信息

超构表面由二维平面内精心排布的亚波长单元组成,为设计超紧凑型光学元件提供了新的范式,在微型化光学系统方面显示出了极大的潜力。在不到十年时间里,超构表面由于具有超轻、超薄且能够操纵光波的各种参量以实现多功能集成的优势在多学科领域引起了广泛的关注。然而,在光学波段,高自由度、非周期、排列密集的超构单元对其加工制备提出了很多极端的参数要求,如极小尺度、极高精度、高深宽比、难加工材料、跨尺度等,这使得超构表面从实验室走向实际应用面临极大的挑战。文中总结了近些年用于超构表面各类微纳加工方法的各类方法的原理、特点和最新进展,包括小面积直写方法、大面积模板转移方法以及一些新兴的加工方法。最后,针对超构表面在加工方面的目前的挑战和未来的发展趋势进行了总结和展望。

关键词：超构表面微纳加工极端制造

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中红外波段超构透镜研究进展

光学精密工程 2022年第19期30卷 2313-2331页

作者：李奥凌段辉高贾红辉李建华胡跃强湖南大学机械与运载工程学院国家高效磨削工程技术研究中心湖南长沙410082 湖南大学深圳研究院微纳光学器件先进制造实验室广东深圳518000 湖南大学粤港澳大湾区创新研究院(广州增城) 广东广州511300 试验物理与计算数学国家级重点实验室北京100076

中红外成像器件,特别是工作于大气窗口(3~5μm和8~12μm)的成像器件,在红外成像与探测方面具有重要应用。传统的中红外成像器件笨重、昂贵、工艺复杂,阻碍了未来轻量化和集成化的发展。由亚波长尺度的微纳米结构以周期或非周期的方式阵... 详细信息

中红外成像器件,特别是工作于大气窗口(3~5μm和8~12μm)的成像器件,在红外成像与探测方面具有重要应用。传统的中红外成像器件笨重、昂贵、工艺复杂,阻碍了未来轻量化和集成化的发展。由亚波长尺度的微纳米结构以周期或非周期的方式阵列而成的超构透镜,具有轻薄、易集成、多功能化的特性,为未来微型化的需求提供了新的可能性。本文对中红外波段的超构透镜研究进展进行了综述,介绍了超构透镜的基本相位调控方式及其在中红外实现高聚焦效率、消除色差和单色像差的机理,并整理了中红外超构透镜的成像应用,包括偏振相关成像、可调及可重构成像与其他一些成像应用,最后讨论了这一新兴领域的挑战及未来的发展前景。

关键词：光学成像光学器件中红外超构透镜

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超构表面赋能的矢量光场调控、检测与应用

光电工程 2024年第8期51卷 47-60页

作者：杨辉何海蓉胡跃强段辉高湖南大学机械与车辆工程学院国家高效磨削研究中心湖南长沙410082 湖南师范大学物理与电子科学学院湖南长沙410081

携带角动量的矢量光场在微粒操控、光通信与显示、光学信息加密、高维量子信息处理等领域具有广阔应用。然而,传统的方法实现矢量光场调控通常需要使用多个级联的光学元件,如螺旋相位板、偏振片、四分之一波片、涡旋波片、空间光调制器... 详细信息

携带角动量的矢量光场在微粒操控、光通信与显示、光学信息加密、高维量子信息处理等领域具有广阔应用。然而,传统的方法实现矢量光场调控通常需要使用多个级联的光学元件,如螺旋相位板、偏振片、四分之一波片、涡旋波片、空间光调制器等,导致器件体积庞大,不符合未来光子器件集成化的需求。超构表面的快速发展为集成化矢量光场调控器件的实现提供变革性解决方案。本文概述了国内外基于超构表面的矢量光场调控和检测的相关研究进展。在此基础上,系统总结了现阶段超构表面矢量光场在微粒操控、边缘增强成像、全息显示以及机器视觉等领域的应用。最后,我们对全文进行了总结和讨论,并提出超构表面矢量光场所面临的挑战和未来发展方向。

关键词：超构表面矢量光场偏振调控

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声表面波紫外光探测器的研究进展

光学精密工程 2020年第7期28卷 1433-1445页

作者：殷长帅周剑刘翊吴建辉熊硕段辉高湖南大学机械与运载工程学院汽车车身设计与制造国家重点实验室湖南长沙410082 国家先进轨道交通装备创新中心湖南株洲412000

基于声表面波技术的紫外探测器具有响应速度快、灵敏度高、制作简单且可以无线无源监测等众多优势,成为近年来紫外探测领域的研究热点。本文根据紫外敏感薄膜分类综述了声表面波紫外探测的研究进展,剖析了声表面波紫外探测敏感机理,阐... 详细信息

基于声表面波技术的紫外探测器具有响应速度快、灵敏度高、制作简单且可以无线无源监测等众多优势,成为近年来紫外探测领域的研究热点。本文根据紫外敏感薄膜分类综述了声表面波紫外探测的研究进展,剖析了声表面波紫外探测敏感机理,阐述了氮化镓、掺杂氮化镓、氧化锌、掺杂氧化锌、纳米结构氧化锌,氮化铝等敏感膜的材料特点、制备加工及其紫外探测器性能等。分析了近年来新型声表面波紫外传感器的研究状况,展望了声表面波紫外探测的未来发展趋势与挑战。

关键词：声表面波紫外探测氮化镓氧化锌