【正文】 ：（1）優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)中的特征參數(shù)，根據(jù)SP超衍射傳輸和耦合的物理機(jī)制和模型，減少局域電磁模式中的磁流損耗環(huán)路，將電磁能量集中在非損耗區(qū)域，減少電磁能在共振環(huán)路中的局域特性。將其放置在該器件的物面上，采用均勻紫外光源照明，使透過(guò)星點(diǎn)的光經(jīng)過(guò)該器件成像在像面上。（7）利用特殊設(shè)計(jì)和制作的接近式分辨力檢驗(yàn)靶檢測(cè)超分辨成像器件的實(shí)際分辨力。（6）設(shè)計(jì)和搭建用于超分辨成像器件分辨力測(cè)試的近場(chǎng)掃描光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用高倍率鏡頭將傳統(tǒng)星點(diǎn)/分辨力檢驗(yàn)靶投影到超分辨成像器件的物面上，然后再成像到像面上，進(jìn)而檢測(cè)器件的星點(diǎn)/分辨力聚焦情況。（4）建立超分辨成像器件光學(xué)設(shè)計(jì)軟件與傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的接口，在超分辨成像器件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)中提供與傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件匹配的接口，建立相互兼容的數(shù)據(jù)格式、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及分析方法，使組合器件的整體性能可以得到精確計(jì)算和模擬，可以在兩者之間進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)和優(yōu)化。構(gòu)建數(shù)值模擬計(jì)算程序，對(duì)光線在超分辨成像器件表面近場(chǎng)以及內(nèi)部區(qū)域的傳播路線進(jìn)行仿真，進(jìn)而分析像面的成像特性。在分析和歸納超分辨成像器件的特征形貌、結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上，建立針對(duì)超分辨成像器件的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)學(xué)表述方法和幾何結(jié)構(gòu)模型，從而在計(jì)算機(jī)中準(zhǔn)確地描述器件特征。（5）在研究超分辨成像器件與傳統(tǒng)光學(xué)元件的組合成像特性和一體化分析方法方面，首先簡(jiǎn)化分析過(guò)程，在超分辨成像器件物面引入傳統(tǒng)光學(xué)成像焦面的光場(chǎng)分布函數(shù)，作為該器件的輸入場(chǎng)，嚴(yán)格計(jì)算分析該器件像面位置處的光場(chǎng)分布和成像特性。（4）建立系統(tǒng)的超衍射材料中光波匯聚的理論模型，考察理想?yún)R聚焦點(diǎn)的光斑函數(shù)。通過(guò)建立光波在這種等效材料中的傳輸行為的解析公式，分析在特定材料參數(shù)空間分布下的光波傳輸行為的數(shù)理公式利用多重級(jí)數(shù)展開和微擾近似理論解析求解，建立成像平面上的光場(chǎng)分布函數(shù)，獲得超分辨成像器件成像性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)（口徑、焦距、分辨力、等效材料參數(shù)、視場(chǎng)大小、物距、像距）之間的解析公式。設(shè)計(jì)像方在無(wú)窮遠(yuǎn)位置，考慮位相匹配等因素，設(shè)計(jì)金屬介質(zhì)薄膜表面結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)攜帶特定空間信息倏逝波的高效轉(zhuǎn)換。搭建特殊的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，例如掩模缺陷光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，快速和高效的分析超衍射材料的內(nèi)部缺陷。（6）在前面的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)引入雙靶材共濺射等技術(shù)、精密對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，發(fā)展復(fù)合交替膜層結(jié)構(gòu)制備技術(shù)，通過(guò)對(duì)設(shè)備技術(shù)改造和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量交替膜層成形技術(shù)。（4）從單層薄膜制備技術(shù)入手，包括單一組份、多種組份共存的膜層制備技術(shù)，選擇合適的膜層制備方法，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有原子鍍膜和磁控濺射鍍膜設(shè)備的電源、靶材、濺射方式、監(jiān)控方式的改造，以滿足薄膜厚度、成膜質(zhì)量、膜層材料成分比例控制等方面的要求，攻關(guān)相關(guān)工藝技術(shù)問(wèn)題。超衍射光學(xué)材料的損耗優(yōu)化，可以根據(jù)機(jī)制和模型，減少局域電磁模式中的磁流環(huán)路，減少電磁能在共振環(huán)路中的局域特性，甚至引入電磁能量補(bǔ)償機(jī)制等方面入手對(duì)材料的結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)優(yōu)化。對(duì)于額外的設(shè)計(jì)要求，例如表面阻抗特性、加工限制條件等，通過(guò)增加約束條件，結(jié)合優(yōu)化算法流程設(shè)計(jì)。（3）在超衍射材料結(jié)構(gòu)與電磁物性之間的關(guān)系模型上，主要從電偶極子、磁偶極子簡(jiǎn)單類比，遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)尺度下的近穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)分析，分布電容電感的等效電路分析等幾個(gè)方面入手，建立電磁方程，求解分析單元結(jié)構(gòu)對(duì)外界電磁場(chǎng)的響應(yīng)模型，同時(shí)與嚴(yán)格矢量電磁分析對(duì)比，驗(yàn)證和改進(jìn)模型。、規(guī)律和操縱方法研究方面：（1）繼續(xù)發(fā)展矢量楊顧算法，使其能適用于分析亞波長(zhǎng)范圍的超衍射電磁行為和超分辨成像理論計(jì)算，用來(lái)指導(dǎo)研究在SP場(chǎng)的影響下，電磁波突破衍射極限限制的原理和實(shí)現(xiàn)途徑，并進(jìn)行相關(guān)器件設(shè)計(jì)。、超衍射成像和光刻過(guò)程，獲得16nm線寬分辨力的SP光學(xué)成像設(shè)計(jì)結(jié)果。 ：，建立超衍射與衍射受限光學(xué)成像一體化設(shè)計(jì)和分析方法并構(gòu)建相關(guān)軟件。通過(guò)本項(xiàng)目研究，使我國(guó)在SP超分辨成像光刻理論、技術(shù)和應(yīng)用方面，總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，部分方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位，力爭(zhēng)形成新一代光學(xué)光刻技術(shù)路線，為采用光學(xué)方法突破16nm、甚至10nm以下光刻線寬節(jié)點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。，為16nm線寬節(jié)點(diǎn)以下光學(xué)光刻技術(shù)奠定理論和方法基礎(chǔ)。，并用于研究對(duì)比度、焦深、工作距等關(guān)鍵SP光學(xué)光刻工藝?yán)碚摵图夹g(shù)。，申請(qǐng)發(fā)明專利100項(xiàng)以上，培養(yǎng)研究生65名左右。結(jié)合光刻技術(shù)、溶膠－凝膠法、以及自組裝等手段，將設(shè)計(jì)的器件制作出，并利用AFM、TEM、SEM以及微區(qū)Raman、FTIR、紫外可見(jiàn)紅外分光光度計(jì)等各種微結(jié)構(gòu)表征手段，研究納米金屬微結(jié)構(gòu)的形貌、尺寸、周期性、介電參數(shù)等對(duì)超衍射行為的影響。單元結(jié)構(gòu)之間的電磁耦合對(duì)材料特性的影響模型方面，先從弱耦合，強(qiáng)耦合兩種極端情況入手，結(jié)合微擾理論、等效介質(zhì)理論描述材料的宏觀電磁特性。（2）材料色散、損耗特性是影響超衍射光學(xué)材料應(yīng)用的普遍性的關(guān)鍵問(wèn)題。（3）用高分辨力的暗場(chǎng)顯微鏡研究納米結(jié)構(gòu)對(duì)光超衍射散射，用透射顯微鏡來(lái)驗(yàn)證光譜的位置與顆粒位置。（5）針對(duì)曲面膜層超衍射材料結(jié)構(gòu)，發(fā)展面形可控的曲面膜層制備技術(shù)。針對(duì)納米尺度圖形的膜層填充技術(shù)、平坦化技術(shù)開展攻關(guān)研究，研究相關(guān)的膜層平坦化工藝，發(fā)展膜層厚度精確控制的平坦化停止工藝。（8）利用紫外光頻段多光譜橢偏儀精確測(cè)試超衍射材料單元膜層結(jié)構(gòu)的光學(xué)常數(shù)，包括介電常數(shù)、吸收率、光學(xué)薄膜厚度等。歸納以上倏逝波信息轉(zhuǎn)換和在遠(yuǎn)場(chǎng)恢復(fù)的基本物理特性和規(guī)律，建立超分辨成像模型。通過(guò)矢量電磁波計(jì)算方法，如時(shí)域有限元差分、嚴(yán)格矢量耦合波分析等，數(shù)值計(jì)算其成像面光場(chǎng)分布，分析超衍射材料的有限單元結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)等效材料電磁特性的影響。結(jié)合具體成像方式，以光線和復(fù)光場(chǎng)函數(shù)兩類分析方法，研究光波經(jīng)過(guò)超分辨成像器件聚焦后的光波行為，并同焦斑分布形式建立關(guān)聯(lián)，分門別類研究球差、慧差、像散等像差的產(chǎn)生機(jī)制。同時(shí)，將成像結(jié)果與光場(chǎng)照明掩模成像結(jié)果對(duì)比，考察其成像分辨力、對(duì)比度、像差等方面的差異。開發(fā)基于通用計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)，為各種模擬分析程序提供基本運(yùn)行環(huán)境。同時(shí)利用嚴(yán)格的矢量電磁場(chǎng)理論對(duì)超分辨成像器件進(jìn)行分析，并且編寫高效的成像模擬軟件，研究器件在矢量光作用下的成像行為。（5）根據(jù)理論模型結(jié)合自行編制的電磁計(jì)算模擬軟件，全面分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下，超分辨成像質(zhì)量差異，總結(jié)不同參數(shù)對(duì)成像效果的影響規(guī)律，從物理角度上給出優(yōu)化設(shè)計(jì)超分辨成像器件的優(yōu)化方向。通過(guò)高分辨圖像采集設(shè)備獲得星點(diǎn)/分辨力的光強(qiáng)信息和分布特性。將其置于在超分辨成像器件的物面上，采用均勻紫外光源照明，使透過(guò)分辨力靶的光成像在像面上。再通過(guò)高分辨圖像采集設(shè)備獲得星點(diǎn)的光強(qiáng)信息和分布特性。（2）引入電磁能量補(bǔ)償機(jī)制，探索在365nm或193nm等光刻波長(zhǎng)下的增益材料和技術(shù)，通過(guò)在超衍射材料中嵌入有源材料實(shí)現(xiàn)SP波能量補(bǔ)償，理論和實(shí)驗(yàn)分析研究在該材料中的超衍射行為。針對(duì)光刻過(guò)程中的焦深調(diào)控，研究光刻結(jié)構(gòu)復(fù)合非線性光學(xué)材料或光敏材料的非線性過(guò)程、及其對(duì)局域光場(chǎng)的調(diào)控、對(duì)焦距、能量集中度、形狀的影響。發(fā)展如SP散射、熒光相關(guān)、以及局域場(chǎng)信標(biāo)等超分辨成像技術(shù)，開展金屬納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)、亞波長(zhǎng)金屬薄膜結(jié)構(gòu)以及復(fù)合結(jié)構(gòu)等的特征參數(shù)、光學(xué)特性的測(cè)量。（2）光刻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵單元技術(shù)方案主要有基于近場(chǎng)光學(xué)光纖探針納米定位和距離測(cè)定技術(shù)，利用自主調(diào)焦技術(shù)，利用近場(chǎng)莫爾條紋技術(shù)監(jiān)控納米精度的調(diào)焦?fàn)顟B(tài)，通過(guò)以上技術(shù)方法，設(shè)計(jì)和構(gòu)造與超衍射和超分辨成像器件相適應(yīng)的工件臺(tái)、精密調(diào)平調(diào)焦等單元技術(shù)，并集成到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)超分辨顯微觀測(cè)和光學(xué)光刻實(shí)驗(yàn)應(yīng)用研究演示。1. 本項(xiàng)目提出的SP超分辨成像光學(xué)光刻，突破了衍射極限，采用長(zhǎng)波長(zhǎng)光源達(dá)到了傳統(tǒng)光學(xué)光刻技術(shù)無(wú)法獲得的光刻分辨力。本項(xiàng)目將系統(tǒng)地、全面地開展SP超分辨成像特性研究，并建立衍射受限與超衍射成像統(tǒng)一的理論和技術(shù)體系，從而為SP超分辨成像技術(shù)的應(yīng)用并與傳統(tǒng)光學(xué)成像技術(shù)的對(duì)接奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本項(xiàng)目提出平面結(jié)構(gòu)的縮小SP光學(xué)光刻成像器件，將很好地解決這一難題。各個(gè)課題都緊密圍繞項(xiàng)目總體目標(biāo)和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題開展研究，或者從SP成像光刻分辨力、光刻介質(zhì)、光刻質(zhì)量、光刻效率、光刻器件、光刻工藝等不同側(cè)面，或者選擇不同的理論體系，圍繞SP超分辨成像光刻研究的重大科技問(wèn)題開展協(xié)同研究，彼此既有關(guān)聯(lián)又有各自主攻的科研目標(biāo)。第三課題針對(duì)影響SP光刻效率的關(guān)鍵物理問(wèn)題展開研究，包括有效減少SP損耗的物理和技術(shù)途徑，以及調(diào)控SP材料介電常數(shù)、損耗等特性的物理機(jī)制和途徑，為低損耗的SP超分辨成像器件的研究提供材料基礎(chǔ)。、超分辨成像理論仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。培養(yǎng)研究生10~15名。在365nm波長(zhǎng)光源條件下建立優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)波前調(diào)控器件的設(shè)計(jì)。研究入射光的波長(zhǎng)、波前分布、偏振特性、相干特性等對(duì)光刻質(zhì)量的影響，為SP光刻照明選擇提供依據(jù)；研究成像掩模質(zhì)量，如圖形深度、邊緣形貌、圖形質(zhì)量等對(duì)SP光刻質(zhì)量的影響，為制定SP掩模設(shè)計(jì)和工藝標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。在前面工作的基礎(chǔ)上，同課題4，5 結(jié)合，研究提高SP光刻質(zhì)量的理論機(jī)制和技術(shù)途徑。（4）擴(kuò)展SP成像焦深的器件設(shè)計(jì)、制作和實(shí)驗(yàn)表征。經(jīng)費(fèi)比例：11%承擔(dān)單位：首都師范大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：張巖學(xué)術(shù)骨干：劉娟、周云松、劉樹田、董碧珍課題SP與光刻介質(zhì)相互作用的機(jī)理研究預(yù)期目標(biāo)：本課題針對(duì)表面等離子體超分辨成像光刻中SP光場(chǎng)與光刻介質(zhì)相互作用，研究在365nm波長(zhǎng)光源條件下SP與光刻介質(zhì)相互作用過(guò)程中電磁能量轉(zhuǎn)換機(jī)制，分析光刻介質(zhì)性能參數(shù)與光刻分辨力和圖形質(zhì)量之間的關(guān)系，建立SP光刻過(guò)程的物理描述和分析方法；基于光學(xué)非線性等效應(yīng)，發(fā)展新型SP光刻介質(zhì)，提高SP光刻的分辨力和靈敏度。給出32nm線寬光刻介質(zhì)和超分辨力光刻方法的研究結(jié)果，提供完整詳細(xì)可重復(fù)的工藝技術(shù)報(bào)告。研究?jī)?nèi)容：。引入矢量光場(chǎng)、非線性光學(xué)效應(yīng)，研究徑向偏振光高效最優(yōu)SP激發(fā)過(guò)程及特性對(duì)成像光刻空間分辨力及局域場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)的影響。研究金屬納米團(tuán)簇的種類、尺寸、濃度、形狀等參數(shù)及引入方式對(duì)SP光刻介質(zhì)性能的調(diào)控。、耦合多層金屬介質(zhì)薄膜結(jié)構(gòu)，明確該結(jié)構(gòu)樣品的工藝制備方法以及其中SP傳輸和耦合損耗特性的測(cè)試分析方法，獲得指導(dǎo)性結(jié)果。研究?jī)?nèi)容：本課題的5年主要研究?jī)?nèi)容如下：、傳輸衰減的物理機(jī)制和規(guī)律在已有的先期工作基礎(chǔ)上，深入開展SP模式特性、傳輸損耗特性和各種SP模式之間耦合特性的基礎(chǔ)理論研究，明確其與SP傳輸、耦合結(jié)構(gòu)參量的相關(guān)性，為相關(guān)器件的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。、耦合行為的損耗測(cè)試和分析技術(shù)在制備低損耗SP傳輸、耦合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)SP在各種微納結(jié)構(gòu)中的傳輸、耦合現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試SP模式的模場(chǎng)和損耗特性，并進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析造成SP損耗的機(jī)理。：特征尺寸32nm、深寬比2：1，申請(qǐng)發(fā)明專利35項(xiàng)，培養(yǎng)研究生10~15名。針對(duì)SP成像光刻技術(shù)特點(diǎn)，研究提高SP光刻圖形質(zhì)量的新機(jī)理和新方法，探索入射光偏振特性、幅相特性等光學(xué)特性對(duì)焦深、視場(chǎng)等光刻圖形質(zhì)量因素的影響。建立超分辨成像器件與傳統(tǒng)成像系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)和分析方法，實(shí)現(xiàn)器件結(jié)構(gòu)制備，搭建SP超分辨成像光刻實(shí)驗(yàn)裝置和獲得驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為新一代光學(xué)光刻技術(shù)奠定重要理論和技術(shù)基礎(chǔ)。培養(yǎng)研究生10~15名。在SP超分辨成像特性和規(guī)律方面主要研究?jī)?nèi)容包括：超分辨成像的縮放倍率、物距、像距、焦深、視場(chǎng)、對(duì)比度、光學(xué)傳遞函數(shù)等性能參數(shù)之間的理論關(guān)系；超分辨成像器件結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)與成像特性的數(shù)理關(guān)系模型；超分辨成像的像質(zhì)分析方法、精細(xì)像差理論模型和像差補(bǔ)償技術(shù)；超分辨成像模式下的球差、慧差、色差、畸變、場(chǎng)曲等像差的分析和評(píng)判規(guī)則；像差與成像器件結(jié)構(gòu)、光學(xué)系統(tǒng)缺陷之間的物理關(guān)系，以及像差對(duì)SP光刻分辨力的影響和關(guān)系模型；有效提高SP光刻分辨力、延伸SP成像工作距和焦深的理論和技術(shù)途徑。縮小倍率超分辨成像器件和SP納米光學(xué)聚焦透鏡的制作精度、超分辨成像器件的星點(diǎn)與分辨力、傳函和分辨力均勻性、像差分析等成像特性表征技術(shù)。具體研究?jī)?nèi)容有：系統(tǒng)地研究表面等離子光學(xué)的超分辨成像模型，描述SP超衍射成像光刻的物理過(guò)程，發(fā)展并完善SP超衍射成像的數(shù)值計(jì)算方法和理論模型，研究SP與電磁瞬逝波相互作用機(jī)理及其傳播、耦合特性，研究限制SP超衍射成像性能的因素。金屬納米顆粒的制備。系統(tǒng)理論分析研究影響SP光刻質(zhì)量的各個(gè)因素，包括光源、照明、掩模、成像質(zhì)量、基片、感光材料、曝光顯影及處理工藝等。研究超衍射材料和超分辨成像器件的制備方案和工藝流程，開展45nm以下線寬超分辨成像器件的制備技術(shù)研究；設(shè)計(jì)搭建用于超衍射材料和器件的成像性能測(cè)試系統(tǒng)。波長(zhǎng)： 355nm單橫模；脈寬：16ns；頻率：10Hz。形成高質(zhì)量的金屬納米膜層制備技術(shù)體系，提供完整工藝流程和工藝參數(shù)；制備出厚度20～30nm，最大起伏小于3nm，有效薄膜區(qū)域尺寸Ф1mm，致密性好，空洞缺陷少（有效薄膜區(qū)域內(nèi)缺陷尺寸50nm～100nm的空洞數(shù)目20，100nm以上5）的高質(zhì)量金屬薄膜層。1發(fā)表論文25～35篇，申請(qǐng)發(fā)明專利16～20項(xiàng)。建立優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)波前調(diào)控器件的設(shè)計(jì)。光刻介質(zhì)的性能參數(shù)、表面平整度與SP光刻圖形質(zhì)量的關(guān)系。研究光源偏振態(tài)、離軸照明對(duì)SP光刻質(zhì)量的影響，設(shè)計(jì)和搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究，研究用于提高SP光刻焦深、線寬分辨力的相移掩模設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，以及相移掩模制備方法。研究65nm以下線寬超分辨成像器件的制備方法及相關(guān)工藝流程，光學(xué)方法測(cè)試超分辨成像器件的分辨力和成像質(zhì)量，研究超分辨成像器件的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)及相關(guān)單元技術(shù)。初步建立感光物理模型、感光材料特性影響光刻質(zhì)量的規(guī)律，初步建立365nm感光顯影數(shù)理模型計(jì)算分析軟件方法。光刻膠厚度：50～100nm，伽馬值： ～2，給出偏振選擇性感光材料的初步試驗(yàn)效果。得到離軸照明、相移掩模等波前工程技術(shù)應(yīng)用于SP光刻的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果。1發(fā)表論文30~40篇，申請(qǐng)發(fā)明專利15~20項(xiàng)。發(fā)展用于描述SP光刻工藝過(guò)程的數(shù)值仿真方法，建立相應(yīng)的非線性時(shí)域和頻域有限差分法、嚴(yán)格耦合波（RCWA）等計(jì)算分析工具。研究金屬納米顆粒的濃度、尺寸、形狀等參數(shù)對(duì)光刻膠相關(guān)參數(shù)的影響。研究SP光刻對(duì)圖形傳遞工藝的特殊要求及相互作用影響，利用光刻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與超分辨成像器件進(jìn)行投影