要在等离激元结构中实现最佳光学性能，需要严格控制沉积环境。 必须保持高真空度（约 $10^{-8}$ mbar）和慢沉积速率，以保证金层的密度、平整度和附着力。这些参数对于最大限度地减少热应力并确保金原子均匀填充光刻掩模，从而形成表面等离激元共振所需的精确几何形状至关重要。
金纳米锥的结构完整性——特别是其垂直侧壁和材料密度——直接取决于沉积环境。没有高真空和受控的速率，热应力和不良的掩模填充将损害所得的表面等离激元特性。
沉积质量的物理学
确保薄膜的密度和平整度
要获得高质量的 400 nm 金层，环境必须没有干扰。 $10^{-8}$ mbar 的高真空度最大限度地减少了背景气体的存在。
这种无干扰的状况使金原子能够紧密堆积。结果是形成致密、平整的薄膜，能够支持等离激元学所需电磁波的传播。
最大化基底附着力
附着力通常是金属化的薄弱环节。慢沉积速率使金原子有时间有效地与基底表面结合。
这种受控的过程可防止薄膜在后续加工步骤中剥落或碎裂。
对纳米结构几何形状的影响
控制热应力
电子束蒸发涉及高能量，这会转化为热量。如果沉积速率过快，基底会迅速升温。
保持慢速率可消散这种能量。这最大限度地减少了热应力，防止金或下层基底发生翘曲或开裂。
均匀填充掩模
对于等离激元应用，金通常沉积在聚合物掩模（如 PMMA）中，以形成纳米锥等特定形状。
慢速率确保金能够均匀地填充这些微观空腔。这可以防止出现会破坏光学响应的间隙或空腔。
实现垂直侧壁
纳米结构的形状决定了其功能。在此背景下，目标通常是具有垂直侧壁的截顶纳米锥。
只有缓慢、恒定的速率才能确保金属沿着掩模壁均匀生长。这种几何精度对于精确调整表面等离激元特性是必需的。
应避免的常见陷阱
仓促提高速率的风险
为了加快制造速度，人们倾向于提高沉积速率。然而，这会引入过多的动能和热量。
直接的权衡是结构变形。由此产生的热应力会扭曲 PMMA 掩模，导致纳米锥形状不规则。
真空度妥协
在较低的真空度（较高的压力）下操作会引入杂质。残留的气体分子可能会被困在薄膜中。
这会降低金的纯度和密度。对于等离激元结构，这会导致光学信号衰减和性能下降。
为您的目标做出正确选择
为了最大化您的等离激元器件的性能，请根据您的具体优先事项遵循以下指南：
- 如果您的主要关注点是几何精度： 优先考虑缓慢、恒定的沉积速率，以确保 PMMA 掩模的均匀填充和垂直侧壁的形成。
- 如果您的主要关注点是薄膜的耐用性： 保持高真空（$10^{-8}$ mbar），以最大化薄膜密度并最大限度地减少因附着力差而导致分层风险。
沉积室的精度直接转化为光学性能的精度。
摘要表：
| 参数 | 目标水平 | 等离激元学的关键优势 |
|---|---|---|
| 真空压力 | ~10⁻⁸ mbar | 最大限度地减少杂质；确保高薄膜密度和平整度 |
| 沉积速率 | 慢且恒定 | 降低热应力；实现 PMMA 掩模的均匀填充 |
| 薄膜质量 | 高纯度 | 防止光学信号衰减；确保牢固的附着力 |
| 几何形状 | 垂直侧壁 | 精确的纳米结构成型（例如，纳米锥）以实现共振 |
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