Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Metallstreifenpolarisator, wie er beispielsweise für Mikroskopanwendungen, in der Halbleiterinspektion oder in der Spektroskopie verwendet werden kann. Das Prinzip von Polarisatoren auf der Basis von leitfähigen Metallstreifen, die auf einem dielektrischen Substrat periodisch angeordnet sind, ist seit geraumer Zeit bekannt, wie dies beispielsweise die Schrift G. Bird, M. Parrish Jr.: The wire grid as a near-infrared polarizer, JOSA, 50, pp. 886–891, 1960 zeigt. Die Herausforderung bei der Entwicklung von solchen Metallstreifenpolarisatoren für den UV-Bereich (UV – Ultraviolett) liegt zum einen in der Auswahl eines geeigneten Gittermaterials, um eine möglichst gute optische Funktion zu erzielen, und zum anderen in der geeigneten Herstellungstechnik, die es ermöglicht, binäre Gitter mit kleinen Perioden zu realisieren.Embodiments of the present invention relate to a metal strip polarizer such as may be used for microscopy applications, semiconductor inspection, or spectroscopy. The principle of polarizers based on conductive metal strips, which are arranged periodically on a dielectric substrate, has been known for some time, as for example the font G. Bird, M. Parrish Jr .: The wire grid as a near-infrared polarizer, JOSA, 50, pp. 886-891, 1960 shows. The challenge in developing such UV (ultraviolet) metal strip polarizers is, on the one hand, the selection of a suitable grating material in order to achieve the best possible optical function, and, on the other hand, in the appropriate manufacturing technique that enables it To realize grids with small periods.
7 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines solchen Metallstreifenpolarisators. Dem Funktionsprinzip eines Metallstreifenpolarisators liegt zugrunde, dass die Transmission von TE polarisiertem Licht (elektrisches Feld schwingt parallel zu den Gitterstäben) wesentlich kleiner ist als die Transmission für TM polarisiertes Licht (elektrisches Feld schwingt senkrecht zu den Gitterstäben). Die optischen Eigenschaften eines Metallstreifenpolarisators werden maßgeblich durch die Transmission für TM polarisiertes Licht sowie dem Polarisationskontrast (Verhältnis der Transmission von TM polarisiertem Licht zu TE polarisiertem Licht) bestimmt. 7 shows the basic structure of such a metal strip polarizer. The principle of operation of a metal strip polarizer is based on the fact that the transmission of TE polarized light (electric field oscillates parallel to the bars) is substantially smaller than the transmission for TM polarized light (electric field oscillates perpendicular to the bars). The optical properties of a Metallstreifenpolarisators are significantly determined by the transmission for TM polarized light and the polarization contrast (ratio of the transmission of TM polarized light to TE polarized light).
Bei bekannten Metallstreifenpolarisatoren ist Aluminium das bevorzugte Gittermaterial, insbesondere für die Herstellung von Metallstreifenpolarisatoren mit einer Funktion bis in den UV-Bereich. Dies ist beispielhaft in den Schriften S. Ahn et al.: Fabrication of a 50 nm half-pitch wire grid polarizer using nanoimprint lithography, Nanotechnology, 16, pp. 1874–1877, 2005 , und J. Wang et al.: 30 nm-wide aluminum nanowire grid for ultrahigh contrast and transmittance polarizers made by UV-nanoimprint lithography , gezeigt.In known metal strip polarizers, aluminum is the preferred grating material, especially for the production of metal strip polarizers having a function up to the UV range. This is exemplary in the writings S. Ahn et al.: Fabrication of a 50 nm half-pitch wire grid polarizer using nanoimprint lithography, Nanotechnology, 16, pp. 1874-1877, 2005 , and J. Wang et al .: 30 nm-wide aluminum nanowire grid for ultrahigh contrast and transmittance polarizers made by UV nanoimprint lithography , shown.
Es ist jedoch bekannt, dass Aluminium unter der Einwirkung von Sauerstoff eine Oxidschicht bildet und somit seine optischen Eigenschaften verändert. Weiterhin vergrößert sich die Oxidschicht von Aluminium bei der Bestrahlung mit UV-Licht, was in der Schrift N. Cabrera: On the Oxidation of metals at low temperatures and the influence of light, Philosophical Magazine, 40, pp. 175–188, 1949 gezeigt ist. Damit verschlechtern sich die Eigenschaften eines solchen Polarisators mit Aluminium als Gittermaterial noch stärker.However, it is known that aluminum forms an oxide layer under the influence of oxygen and thus alters its optical properties. Furthermore, the oxide layer of aluminum increases upon irradiation with UV light, which is described in the document N. Cabrera: On the Oxidation of Metals at Low Temperatures and the Influence of Light, Philosophical Magazine, 40, p. 175-188, 1949 is shown. Thus, the properties of such a polarizer with aluminum as a grid material deteriorate even more.
Die US/2003/0227678 A1 zeigt einen Ansatz, um einen Polarisator vor der Korrosion durch äußere Einflüsse zu schützen. Hier wird im Anschluss an die Herstellung des Elements eine Schutzschicht aufgebracht.The US / 2003/0227678 A1 shows an approach to protect a polarizer from corrosion by external influences. Here, a protective layer is applied after the production of the element.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept für einen Metallstreifenpolarisator zu schaffen.It is an object of the present invention to provide an improved concept for a metal strip polarizer.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Metallstreifenpolarisator gemäß Anspruch 1. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen Metallstreifenpolarisator mit Streifen, wobei die Streifen Iridium aufweisen.This object is achieved by a metal strip polarizer according to claim 1. Embodiments of the present invention provide a metal strip polarizer with strips, the strips comprising iridium.
Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, dass ein verbessertes Konzept für einen Metallstreifenpolarisator geschaffen werden kann, wenn Streifen des Metallstreifenpolarisators, welche beispielsweise ein Polarisationsgitter des Metallstreifenpolarisators bilden, Iridium aufweisen. Iridium bildet, insbesondere gegenüber Aluminium keine (oder eine signifikant geringere) Oxidschicht aus, so dass sich die optischen Eigenschaften eines Metallstreifenpolarisators, bei dem Streifen Iridium aufweisen, nicht mit der Zeit verändern oder verschlechtern, wie dies bei Metallstreifenpolarisatoren, bei denen Metallstreifen aus Aluminium sind, der Fall ist.It is a core idea of the present invention that an improved concept for a metal strip polarizer can be provided when strips of the metal strip polarizer forming, for example, a polarization grid of the metal strip polarizer have iridium. Iridium does not form (or significantly lower) an oxide layer, particularly with respect to aluminum, so the optical properties of a metal strip polarizer having strips of iridium do not change or degrade over time, as in metal strip polarizers where metal strips are aluminum , the case is.
Ein Vorteil von Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist daher, dass sich optische Eigenschaften dieser Metallstreifenpolarisatoren aufgrund der Nutzung von Iridium als Bestandteil der Streifen dieser Metallstreifenpolarisatoren mit der Zeit nicht verändern oder verschlechtern.An advantage of metal strip polarizers according to embodiments of the present invention is therefore that optical properties of these metal strip polarizers do not change or deteriorate over time due to the use of iridium as part of the strips of these metal strip polarizers.
Ein weiterer Vorteil von Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist, dass auf die Streifen dieser Metallstreifenpolarisatoren keine zusätzliche Schicht, beispielsweise zum Korrosionsschutz aufgebracht werden muss, wodurch sich die optische Eigenschaften dieser Metallstreifenpolarisatoren verschlechtern würden und was eine Herstellung verteuern würde.Another advantage of metal strip polarizers according to embodiments of the present invention is that no additional layer, for example for corrosion protection, has to be applied to the strips of these metal strip polarizers, which would degrade the optical properties of these metal strip polarizers and would make production more expensive.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können Querschnitte der Streifen durchgehend aus Iridium gebildet sein, d. h. Streifen von Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können vollständig aus Iridium gebildet sein.In accordance with some embodiments of the present invention, cross sections of the strips may be formed entirely of iridium, i. H. Strips of metal strip polarizers according to embodiments of the present invention may be formed entirely of iridium.
Iridium gilt als sehr korrosionsbeständiges Element (oder sogar als das korrosionsbeständigste Element), wie in der Schrift M. El Khakani et al.: Nanoporous Iridium thin films deposited by radio-frequency magnetron sputtering, Journal of Vacuum Science & Technology A, 16, 1998 gezeigt, womit ein zusätzlicher Schutz durch etwaige Schichten (beispielsweise korrosionsbeständige Schichten) nicht notwendig ist. Dies bedeutet, dass, wie bereits im Vorhergehenden erwähnt, die optischen Eigenschaften von Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nicht durch Modifikation der Materialzusammensetzung aufgrund äußerer Einflüsse verändert werden. Neben der sehr guten Korrosionsbeständigkeit zeichnet sich das Material Iridium zusätzlich durch seine optischen Eigenschaften im Bezug auf eine Anwendung als Polarisator bis hin zu UV-Wellenlängen (und darüber hinaus) aus.Iridium is considered to be a very corrosion resistant element (or even the most corrosion resistant element) as in the Scriptures M. El Khakani et al .: Nanoporous iridium thin films deposited by radio-frequency magnetron sputtering, Journal of Vacuum Science & Technology A, 16, 1998 shown with what a additional protection by any layers (eg, corrosion resistant layers) is not necessary. This means that, as already mentioned above, the optical properties of metal strip polarizers according to embodiments of the present invention are not changed by modification of the material composition due to external influences. In addition to the very good corrosion resistance, the material iridium is additionally characterized by its optical properties in terms of application as a polarizer up to UV wavelengths (and beyond).
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein Metallstreifenpolarisator ein transparentes Substrat aufweisen, wobei die Streifen beabstandet voneinander auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet sind und sich in einer gemeinsamen Erstreckungsrichtung entlang der Oberfläche des Substrats erstrecken. Mit anderen Worten können die Streifen aus Iridium ein binäres Polarisationsgitter des Metallstreifenpolarisators bilden. Ein oben genanntes Substrat kann beispielsweise zumindest in einem spektralen Arbeitsbereich von Infrarot bis in den UV-Bereich transparent sein.In accordance with some embodiments of the present invention, a metal strip polarizer may comprise a transparent substrate, wherein the strips are spaced from each other on a surface of the substrate and extend in a common direction of extent along the surface of the substrate. In other words, the strips of iridium can form a binary polarization grid of the metal strip polarizer. An abovementioned substrate can be transparent, for example, at least in a spectral working range from infrared to the UV range.
FigurenkurzbeschreibungBrief Description
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
1 eine Schrägansicht auf einen Metallstreifenpolarisator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 an oblique view of a metal strip polarizer according to an embodiment of the present invention;
2a ein Diagramm zum Vergleich der TM Transmission in Abhängigkeit der Wellenlänge für Beispielgitter verschiedener Materialien; 2a a diagram comparing the TM transmission as a function of the wavelength for example gratings of different materials;
2b ein Vergleich des Polarisationskontrasts in Abhängigkeit der Wellenlänge für die Beispielgitter aus 2a; 2 B a comparison of the polarization contrast as a function of the wavelength for the example lattice 2a ;
3a ein Diagramm zur Darstellung des spektralen Verhaltens eines Metallstreifenpolarisators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezüglich der Transmission in TM und TE Polarisation; 3a a diagram showing the spectral behavior of a Metallstreifenpolarisators according to an embodiment of the present invention with respect to the transmission in TM and TE polarization;
3b ein Diagramm zur Darstellung des spektralen Verhaltens des Metallstreifenpolarisators von 3a bezüglich des Polarisationskontrastes; 3b a diagram showing the spectral behavior of Metallstreifenpolarisators of 3a with respect to the polarization contrast;
4a ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit von TM Transmission und Polarisationskontrast in Abhängigkeit von einem Füllfaktor eines Polarisationsgitters; 4a a diagram showing the dependence of TM transmission and polarization contrast as a function of a fill factor of a polarization grating;
4b ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit von TM Transmission und Polarisationskontrast in Abhängigkeit von einer Steghöhe eines Polarisationsgitters; 4b a diagram showing the dependence of TM transmission and polarization contrast as a function of a ridge height of a polarization grating;
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention;
6a–6d schematische Darstellungen von Zwischenstufen, wie sie bei der Herstellung eines Metallstreifenpolarisators unter Nutzung des Verfahrens aus 5 entstehen können; und 6a - 6d schematic representations of intermediates, as in the preparation of a Metallstreifenpolarisators using the method of 5 can arise; and
7 eine schematische Darstellung eines Metallstreifenpolarisators. 7 a schematic representation of a Metallstreifenpolarisators.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments
Bevor im Folgenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente oder Elemente gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen werden und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Beschreibungen von Elementen mit denselben Bezugszeichen sind daher untereinander austauschbar.Before describing in detail embodiments of the present invention with reference to the attached figures, it is pointed out that the same elements or elements having the same function are given the same reference numerals and that a repeated description of these elements is omitted. Descriptions of elements with the same reference numerals are therefore interchangeable.
1 zeigt eine Schrägansicht auf einen Metallstreifenpolarisator 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Metallstreifenpolarisator 100 weist Streifen 101a bis 101n auf, welche Iridium aufweisen. Wie in 1 gezeigt, können diese Streifen 101a bis 101n auf einem Substrat 102, genauer gesagt auf einer Oberfläche 103 des Substrats 102 angeordnet sein. Das Substrat 102 kann dabei ein transparentes Substrat sein. Beispielsweise kann das Substrat 102 für Strahlung mit einer Wellenlänge in einem Bereich von λ > 250 nm und λ < 1200 nm transparent sein. Der in 1 gezeigte Metallstreifenpolarisator 100 kann daher ein Polarisator mit einem spektralen Arbeitsbereich von Infrarot bis in den UV-Bereich sein, wobei die Streifen 101a bis 101n ein Polarisationsgitter des Metallstreifenpolarisators 100 bilden. Das Polarisatiorisgitter weist als Gittermaterial Iridium auf. Das Substrat 102 kann beispielsweise Glas, Quarzglas, Plexiglas oder ein transparentes Polymermaterial aufweisen. 1 shows an oblique view of a metal strip polarizer 100 according to an embodiment of the present invention. The metal strip polarizer 100 has stripes 101 to 101n which contain iridium. As in 1 shown, these stripes can 101 to 101n on a substrate 102 more precisely on a surface 103 of the substrate 102 be arranged. The substrate 102 can be a transparent substrate. For example, the substrate 102 be transparent to radiation having a wavelength in a range of λ> 250 nm and λ <1200 nm. The in 1 shown metal strip polarizer 100 can therefore be a polarizer with a spectral working range from infrared to the UV range, with the stripes 101 to 101n a polarization grating of the metal strip polarizer 100 form. The polarizing grating has iridium as the grating material. The substrate 102 may, for example, glass, quartz glass, plexiglass or a transparent polymer material.
Wie in 1 weiter gezeigt, können die Streifen 101a bis 101n beabstandet voneinander auf der Oberfläche 103 des Substrats 102 angeordnet sein und sich in einer gemeinsamen Erstreckungsrichtung, gekennzeichnet durch einen Pfeil 104 entlang der Oberfläche 103 des Substrats 102 erstrecken.As in 1 further shown, the stripes can 101 to 101n spaced apart from each other on the surface 103 of the substrate 102 be arranged and in a common direction of extent, characterized by an arrow 104 along the surface 103 of the substrate 102 extend.
Querschnitte 105a bis 105n der Streifen 101a bis 101n können vollständig aus Iridium gebildet sein, oder in anderen Worten können die Streifen 101a bis 101n vollständig aus Iridium gebildet sein. Da, wie im Vorherigen bereits erwähnt, Iridium ein hochkorrosionsbeständiges Material ist, kann auf eine korrosionsbeständige Schutzschicht auf den Streifen 101a bis 101n verzichtet werden.cross sections 105a to 105n the stripe 101 to 101n can be made entirely of iridium, or in other words, the stripes 101 to 101n be formed entirely of iridium. Since, as previously mentioned, iridium is a highly corrosion resistant material, it may rely on a corrosion resistant protective layer on the strip 101 to 101n be waived.
Abmessungen der Streifen 101a bis 101n können identisch sein, so kennen beispielsweise Breiten b1 bis bn und/oder Höhen h1 bis hn und/oder Längen l1 his ln der Streifen 101a bis 101n (in einem Toleranzbereich ± 5%) identisch sein.Dimensions of the strips 101 to 101n may be identical, for example, widths b 1 to b n and / or heights h 1 to h n and / or lengths l 1 his l n of the strip are known 101 to 101n (within a tolerance range of ± 5%).
Die Streifen 101a bis 101n können ein binäres Polarisationsgitter des Metallstreifenpolarisators 100 bilden, das heißt, an einer Stelle des Metallstreifenpolarisators 100 ist entweder ein Streifen 101a bis 101n ausgebildet oder nicht. Das heißt, ein einfallender Lichtstrahl trifft entweder auf einen Streifen 101a bis 101n (und damit auf Iridium) oder direkt auf die Oberfläche 103 des Substrats 102.The Stripes 101 to 101n can be a binary polarization grating of the metal strip polarizer 100 form, that is, at a position of Metallstreifenpolarisators 100 is either a strip 101 to 101n educated or not. That is, an incident beam of light strikes either a strip 101 to 101n (and thus on iridium) or directly on the surface 103 of the substrate 102 ,
Aufgrund der beabstandeten Anordnung der Streifen 101a bis 101n sind zwischen den Steifen 101a bis 101n sogenannte Gittergräben 106a bis 106n ausgebildet. Diese Gittergräben 106a bis 106n sind freiliegende Bereiche der Oberfläche 103 des Substrats 102. Wie in 1 gezeigt, kann das Polarisationsgitter periodisch sein, d. h. die Breiten b1 bis bn der Streifen 101a bis 101n sind identisch und Breiten der Gittergräben 106a bis 106n sind auch identisch. Eine Periode dieses periodischen Polarisationsgitters ist daher eine Summe aus einer Breite b1 bis bn der Streifen 101a bis 101n und einer Breite eines der Gittergräben 106a bis 106n.Due to the spaced arrangement of the strips 101 to 101n are between the stiffeners 101 to 101n so called grid trenches 106a to 106n educated. These trellises 106a to 106n are exposed areas of the surface 103 of the substrate 102 , As in 1 As shown, the polarization grating may be periodic, ie, the widths b 1 to b n of the stripes 101 to 101n are identical and widths of the trenches 106a to 106n are also identical. A period of this periodic polarization grating is therefore a sum of a width b 1 to b n of the stripes 101 to 101n and a width of one of the grid trenches 106a to 106n ,
Eine Höhe h1 bis hn der Streifen 101a bis 101n kann beispielsweise als Steghöhe bezeichnet werden und beispielsweise in einem Bereich von 1 nm bis 1000 nm oder 10 nm bis 500 nm oder 50 nm bis 300 nm liegen.A height h 1 to h n of the stripes 101 to 101n may for example be referred to as ridge height and, for example, in a range of 1 nm to 1000 nm or 10 nm to 500 nm or 50 nm to 300 nm.
Eine Breite b1 bis bn der Streifen 101a bis 101n kann auch als Stegbreite bezeichnet werden und in einem Bereich von 1 nm bis 500 nm oder 5 nm bis 250 nm oder 10 nm bis 80 nm liegen.A width b 1 to b n of the strip 101 to 101n may also be referred to as a ridge width and in a range of 1 nm to 500 nm or 5 nm to 250 nm or 10 nm to 80 nm.
Eine Funktion des in 1 gezeigten Metallstreifenpolarisators 100 besteht darin, dass wenn ein Abstand (eine Breite der Gittergräben 106a bis 101n) der Streifen 101a bis 101n klein genug gegenüber einer Wellenlänge λ einer einfallenden Strahlung ist, aufgrund der guten Leitfähigkeit der Streifen 101a bis 101n ein erster Anteil der Strahlung (der TE polarisierte Anteil) mit elektrischem Feld parallel zur Erstreckungsrichtung der Streifen 101a bis 101n (gekennzeichnet durch den Pfeil 104) reflektiert wird und ein zweiter Anteil der Strahlung (der TE polarisierte Anteil) mit elektrischem Feld senkrecht zur Richtung der Streifen 101a bis 101n (zumindest in einem bestimmten Prozentsatz) transmittiert wird, d. h. durchgelassen wird.A function of in 1 shown Metallstreifenpolarisators 100 is that if a distance (a width of the trenches 106a to 101n ) the stripe 101 to 101n small enough against a wavelength λ of incident radiation, due to the good conductivity of the strips 101 to 101n a first portion of the radiation (the TE polarized portion) with electric field parallel to the direction of extension of the stripes 101 to 101n (indicated by the arrow 104 ) and a second portion of the radiation (the TE polarized portion) with electric field perpendicular to the direction of the stripes 101 to 101n (at least in a certain percentage) is transmitted, that is let through.
Ein Polarisator wird typischerweise basierend auf seinen Eigenschaften bezüglich der TM Transmission und eines Polarisationskontrasts beschrieben. Sowohl TM Transmission als auch TE Transmission wird dabei typischerweise in Prozent angegeben, d. h. ein-Wert der TM Transmission bzw. der TE Transmission gibt an, wie viel von dem in der jeweiligen Richtung polarisierten Strahlung durch das Polarisationsfilter hindurchgelassen wird.A polarizer is typically described based on its TM transmission characteristics and polarization contrast. Both TM transmission and TE transmission are typically given in percent, i. H. A value of the TM transmission or the TE transmission indicates how much of the radiation polarized in the respective direction is transmitted through the polarization filter.
Der Polarisationskontrast oder das Polarisationsverhältnis eines Polarisators ist dabei typischerweise der Wert der TM Transmission geteilt durch den Wert der TE Transmission.The polarization contrast or the polarization ratio of a polarizer is typically the value of the TM transmission divided by the value of the TE transmission.
2a zeigt in einem Diagramm Werte der TM Transmission in Abhängigkeit der Wellenlänge für ein beispielhaftes Polarisationsgitter unter Nutzung verschiedener Materialien. Eine Wellenlänge ist dabei in einem Bereich von 250 nm bis 400 nm an der Abszissenachse aufgetragen, die TM Transmission ist in einem Bereich von 0% bis 100% an der Ordinatenachse aufgetragen. Aus 2a ist ersichtlich, dass Iridium nach Aluminium die nächsthöhere Transmission in TM Polarisation in Bezug auf das Beispielgitter für den dargestellten Wellenlängenbereich aufweist. Alle anderen Materialien weisen eine niedrigere Transmission in TM Polarisation auf und damit ein schlechteres Polarisationsverhalten, da bei diesen Materialien ein geringerer Teil der TM polarisierten Strahlung durch das beispielhafte Polarisationsgitter transmittiert wird. Außerdem wird ersichtlich, dass eine Differenz zwischen der TM Transmission bei Aluminium als Gittermaterial und Iridium als Gittermaterial mit steigender Wellenlänge abnimmt. 2a shows in a diagram values of TM transmission as a function of the wavelength for an exemplary polarization grating using various materials. A wavelength is plotted in a range from 250 nm to 400 nm on the abscissa axis, the TM transmission is plotted in a range of 0% to 100% on the ordinate axis. Out 2a It can be seen that iridium after aluminum has the next highest transmission in TM polarization with respect to the example grating for the wavelength range shown. All other materials have a lower transmission in TM polarization and thus a poorer polarization behavior, since in these materials a minor portion of the TM polarized radiation is transmitted through the exemplary polarization grating. In addition, it can be seen that a difference between the TM transmission decreases with aluminum as a grating material and iridium as a grating material with increasing wavelength.
2b zeigt in einem Diagramm den Polarisationskontrast in Abhängigkeit der Wellenlänge für das Beispielpolarisationsgitter aus den verschiedenen Materialien von 2a. An der Abszissenachse des Diagramms ist wieder die Wellenlänge in Nanometer in dem Bereich von 250 nm bis 400 nm aufgetragen und an einer Ordinatenachse des Diagramms ist der Polarisationskontrast in einem Bereich von 0 bis 1500 aufgetragen. Aus 2b ist für den Polarisationskontrast zu erkennen, dass Iridium (in der dem Diagramm zugrunde liegenden Simulation) für Wellenlängen unterhalb von 300 nm einen höheren Polarisationskontrast als Aluminium und gleichzeitig den höchsten aller in dem Diagramm dargestellten Materialien erreicht. 2 B shows in a diagram the polarization contrast as a function of the wavelength for the example polarization grating of the different materials of 2a , The abscissa axis of the diagram again plots the wavelength in nanometers in the range from 250 nm to 400 nm, and the polarization contrast in a range from 0 to 1500 is plotted on an ordinate axis of the diagram. Out 2 B For the polarization contrast, it can be seen that iridium (in the simulation on which the diagram is based) achieves a higher polarization contrast than aluminum and at the same time the highest of all materials shown in the diagram for wavelengths below 300 nm.
Weiterhin ist aus den 2a und 2b ersichtlich, dass alle anderen dargestellten Materialien (alle Materialien außer Aluminium und Iridium) nicht die simulierten Werte für Iridium bezüglich TM Transmission und Polarisationskontrast übertreffen. Iridium ist daher das geeigneteste Material bezüglich Korrosionsbeständigkeit und optischer Funktion. Mit anderen Worten bieten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einen besseren Kompromiss zwischen Korrosionsbeständigkeit und optischer Funktion gegenüber Metallstreifenpolarisatoren, bei denen ein Gittermaterial Aluminium ist, da in dem Fall zwar die optische Funktion gut ist, aber eine Korrosionsbeständigkeit nicht gegeben ist und daher korrosionsschützende Maßnahmen getroffen werden müssen, welche die optische Funktion eines solchen Metallstreifenpolarisators beeinträchtigen.Furthermore, from the 2a and 2 B It can be seen that all other materials shown (all materials except aluminum and iridium) do not exceed the simulated values of iridium for TM transmission and polarization contrast. iridium is therefore the most suitable material in terms of corrosion resistance and optical function. In other words, embodiments of the present invention provide a better compromise between corrosion resistance and optical performance over metal strip polarizers in which a grating material is aluminum, in which case the optical function is good, but corrosion resistance is not provided and therefore anticorrosive measures must be taken which impair the optical function of such a metal strip polarizer.
Als Beispiel für einen Iridium-Metallstreifenpolarisator für Anwendungen bis in den UV-Bereich soll im Folgenden ein Metallstreifenpolarisator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer Periode P von 100 nm dienen. Dieser beispielhafte Metallstreifenpolarisator kann beispielsweise der Metallstreifenpolarisator 100 aus 1 sein.As an example of an iridium metal strip polarizer for applications up to the UV range, a metal strip polarizer according to an exemplary embodiment of the present invention with a period P of 100 nm is to serve below. This exemplary metal strip polarizer may be, for example, the metal strip polarizer 100 out 1 be.
3a zeigt in einem Diagramm das spektrale Verhalten dieses beispielhaften Metallstreifenpolarisators bezüglich der Transmission in TM und TE Polarisation. An einer Abszissenachse des Diagramms ist die Wellenlänge in einem Bereich von 0 nm bis 1200 nm aufgetragen und an einer Ordinatenachse des Diagramms ist die Transmission in TM und TE Polarisation in einem Bereich von 0% bis 100% aufgetragen. In dem Diagramm ist die TM Polarisation mit einer gestrichelten Link dargestellt und die TE Polarisation mit einer durchgezogenen Linie. 3a shows in a diagram the spectral behavior of this exemplary Metallstreifenpolarisators with respect to the transmission in TM and TE polarization. On an abscissa axis of the graph, the wavelength is plotted in a range of 0 nm to 1200 nm, and on an ordinate axis of the graph, the transmittance in TM and TE polarization is plotted in a range of 0% to 100%. In the diagram, the TM polarization is shown with a dashed link and the TE polarization with a solid line.
3b zeigt in einem Diagramm das spektrale Verhalten des Polarisationskontrastes des beispielhaften Metallstreifenpolarisators. An einer Abszissenachse des Diagramms ist die Wellenlänge in einem Bereich von 0 nm bis 1200 nm aufgetragen und an einer Ordinatenachse des Diagramms ist der Polarisationskontrast in einem Bereich von 0 bis 800 aufgetragen. 3b shows in a diagram the spectral behavior of the polarization contrast of the exemplary Metallstreifenpolarisators. On an abscissa axis of the graph, the wavelength is plotted in a range of 0 nm to 1200 nm, and on an ordinate axis of the graph, the polarization contrast is plotted in a range of 0 to 800.
Für den beispielhaften Metallstreifenpolarisator wurde eine Höhe (h1 bis hn) der Gitterstege (der Streifen 101a bis 101n) von 150 nm angenommen. Weiterhin wurde für den beispielhaften Metallstreifenpolarisator eine Breite (b1 bis bn) der Gitterstege (der Streifen 101a bis 101n) von 30 nm angenommen. Aus den 3a und 3b ist gut ersichtlich, dass vom Infrarot bis in den UV-Bereich (also beispielsweise von 200 nm bis 1200 nm) ein deutlicher Polarisationseffekt über einen großen Wellenlängenbereich erzielt werden kann. Aus 3a wird deutlich, dass insbesondere für einen hohen Wellenlängenbereich (über 700 nm) mehr als 90% der TM polarisierten Strahlung durch den beispielhaften Metallstreifenpolarisator transmittiert wird. Anhand von 3b wird deutlich, dass sich bei dem beispielhaften Metallstreifenpolarisator der höchste Polarisationskontrast in einem Bereich von 500 nm bis 600 nm erzielen lässt.For the exemplary metal strip polarizer, a height (h 1 to h n ) of the grid bars (the strip 101 to 101n ) of 150 nm. Further, for the exemplary metal strip polarizer, a width (b 1 to b n ) of the grid bars (the strip 101 to 101n ) of 30 nm. From the 3a and 3b It is readily apparent that from the infrared to the UV range (ie, for example, from 200 nm to 1200 nm) a clear polarization effect over a wide wavelength range can be achieved. Out 3a It can be seen that more than 90% of the TM polarized radiation is transmitted through the exemplary metal strip polarizer, especially for a high wavelength range (over 700 nm). Based on 3b It can be seen that the highest polarization contrast in the exemplary metal strip polarizer can be achieved in a range of 500 nm to 600 nm.
Für verschiedene Anwendungen können verschiedene Parameter für Transmission in TM und Polarisationskontrast benötigt sein. Um diese Parameter für eine gezielte Anwendung einzustellen, ist es möglich, die Steghöhe (die Höhen h1 bis hn des Streifens 101a bis 101n) und Stegbreite (die Breiten b1 bis bn der Streifen 101a bis 101n) gezielt zu variieren.For different applications different parameters for transmission in TM and polarization contrast may be needed. To set these parameters for a targeted application, it is possible to adjust the web height (the heights h 1 to h n of the strip 101 to 101n ) and web width (the widths b 1 to b n of the strips 101 to 101n ) to vary specifically.
4a zeigt dazu in einem Diagramm die Änderung der Transmission in TM und des Polarisationskontrastes in Abhängigkeit der oben genannten Stegbreite, die in dem Diagramm durch den Füllfaktor dargestellt ist, bei einer Wellenlänge von 300 nm für das beschriebene Beispielpolarisationsgitter (unter Konstanthaltung der Steghöhe, beispielsweise bei 30 nm). Mit anderen Worten zeigt das Diagramm in 3a die Abhängigkeit von TM Transmissionen und Polarisationskontrast vom Füllfaktor. In dem Diagramm in 3a ist der Füllfaktor in einem Bereich von 0 bis 1 an der Abszissenachse aufgetragen. An der Ordinatenachse des Diagramms in 3a ist die TM Transmission in einem Bereich von 0% bis 100% und der Polarisationskontrast in einem Bereich von 0 dB bis 50 dB aufgetragen. Der Polarisationskontrast berechnet sich dabei wie folgt: Polarisationskontrast [dB] = 10 lg(TTM/TTE), wobei TTM die Transmission in % für TM polarisierte Strahlung angibt und TTE die Transmission in % für TE polarisierte Strahlung angibt. 4a shows in a diagram the change of the transmission in TM and the polarization contrast as a function of the above-mentioned land width, which is represented in the diagram by the fill factor, at a wavelength of 300 nm for the example polarization grid described (while maintaining the land height, for example at 30 nm). In other words, the diagram shows in 3a the dependence of TM transmissions and polarization contrast on the fill factor. In the diagram in 3a the fill factor is plotted in a range of 0 to 1 on the abscissa axis. At the ordinate axis of the diagram in 3a For example, the TM transmission is plotted in a range of 0% to 100% and the polarization contrast is in a range of 0 dB to 50 dB. The polarization contrast is calculated as follows: Polarization contrast [dB] = 10 lg (T TM / T TE ), where T TM is the% transmission of TM polarized radiation and T TE is the% transmission of TE polarized radiation.
In dem Diagramm ist die Kurve des Polarisationskontrasts durch eine Linie aus Vierecken dargestellt und die Kurve der Transmission in TM Polarisation (also die Kurve der TM Transmission) mit einer Kurve aus Dreiecken dargestellt. Der Füllfaktor ist dabei die Stegbreite geteilt durch die Periode P des Beispielpolarisationsgitters. Bei einem Füllfaktor von Null ist die Stegbreite daher gleich Null und der beispielhafte Metallstreifenpolarisator weist keinen Streifen auf. Bei einem Füllfaktor von 1,0 ist die Stegbreite gleich der Periode P und ein Substrat des Metallstreifenpolarisators ist komplett mit Gittermaterial bedeckt. Aus 3a wird ersichtlich, dass es mit einem Anstieg der Stegbreite bzw. des Füllfaktors zu einem Abfall der Transmission in TM und zu einem Anstieg des Polarisationskontrasts kommt.In the diagram, the curve of polarization contrast is represented by a line of quadrilaterals, and the curve of transmission in TM polarization (that is, the curve of TM transmission) is shown with a curve of triangles. The fill factor is the land width divided by the period P of the example polarization grid. At a fill factor of zero, the land width is therefore zero and the exemplary metal strip polarizer has no streak. With a fill factor of 1.0, the land width is equal to period P and a substrate of the metal strip polarizer is completely covered with grid material. Out 3a It can be seen that with an increase of the ridge width or the fill factor, a decrease of the transmission in TM and an increase of the polarization contrast occurs.
Analog dazu verhält sich die Änderung der Transmission in TM und des Polarisationskontrastes in Abhängigkeit der Steghöhe bei der Wellenlänge von 300 nm für das beschriebene Beispielgitter, unter Konstanthaltung der Stegbreite (beispielsweise bei 150 nm), wie dies in einem Diagramm in 4b gezeigt ist. Das Diagramm in 4b unterscheidet sich von dem Diagramm in 4a dadurch, dass an der Abszissenachse des Diagramms die Steghöhe des Beispielpolarisationsgitters in einem Bereich von 0 nm bis 300 nm aufgetragen ist. Mit einem Anstieg der Steghöhe kommt es auch hier zu einem Abfall der Transmission in TM und zu einem Anstieg des Polarisationskontrasts.Analogously, the change in the transmission in TM and the polarization contrast as a function of the ridge height at the wavelength of 300 nm for the example grid described, while maintaining the ridge width (for example, at 150 nm), as shown in a diagram in 4b is shown. The diagram in 4b is different from the diagram in 4a in that at the Abscissa axis of the diagram, the ridge height of the example polarization grating is plotted in a range of 0 nm to 300 nm. With an increase in the ridge height, there is also a drop in the transmission in TM and an increase in the polarization contrast.
Dieses in Abhängigkeit von Steghöhe und Stegbreite gegenläufige Verhalten von Transmission in TM und Polarisationskontrast hat zur Folge, dass für eine konkrete Anwendung ein Kompromiss zwischen Transmission und Polarisationskontrast gefunden werden muss, der den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entspricht. So kann ein Metallstreifenpolarisator gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise einen Polarisationskontrast in einem Bereich größer 2, größer 5 oder größer 10 und eine Transmission in TM in einem Bereich größer 10%, größer 30% oder größer 50% aufweisen.This behavior of transmission in TM and polarization contrast, which is opposite in function of ridge height and ridge width, has the consequence that for a specific application a compromise between transmission and polarization contrast has to be found, which corresponds to the requirements of the respective application. For example, according to one embodiment, a metal strip polarizer may have a polarization contrast in a range greater than 2, greater than 5 or greater than 10 and a transmission in TM greater than 10%, greater than 30% or greater than 50%.
5 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Herstellung eines Metallstreifenpolarisators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 500 weist einen ersten Schritt 501 des Herstellens eines Gitters (auch bezeichnet als Trägergitter) aus einem Trägermaterial auf einem Substrat auf. 5 shows in a flow chart a method for producing a Metallstreifenpolarisators according to an embodiment of the present invention. The procedure 500 indicates a first step 501 producing a grid (also referred to as a carrier grid) from a carrier material on a substrate.
In einem zweiten Schritt 502 des Verfahrens 500 kann auf dieses Gitter aus dem Trägermaterial Iridium aufgebracht werden, beispielsweise unter Nutzung eines ALD-(atom layer deposition – Atomlagenabscheidung) Prozesses oder eines Sputter-Prozesses (sogenannter Kathodenzerstäubungsprozess).In a second step 502 of the procedure 500 can be applied to this grid of the substrate iridium, for example, using an ALD (atomic layer deposition - Atomlagenabscheidung) process or a sputtering process (so-called sputtering process).
In einem dritten Schritt des Verfahrens 503 kann überschüssiges Iridium aus Gittergräben und von Gitterstegen entfernt werden.In a third step of the procedure 503 Excess iridium can be removed from grid trenches and grid bars.
In einem vierten Schritt 504 des Verfahrens 500 kann abschließend das Trägergitter von dem Substrat entfernt werden, so dass sich lediglich die in 1 gezeigten Streifen 101a bis 101n auf dem Substrat befinden.In a fourth step 504 of the procedure 500 Finally, the carrier grid can be removed from the substrate, so that only the in 1 shown stripes 101 to 101n located on the substrate.
Die Schritte 501 bis 504 des Verfahrens 500 können beispielsweise zu einem gemeinsamen Schritt der Herstellung von Streifen, welche Iridium aufweisen, zusammengefasst werden. Insbesondere kann bei dem Herstellen der Streifen Iridium auf das Trägergitter durch Nutzung des oben genannten ALD-Prozesses aufgebracht werden. Dieser ALD-Prozess ermöglicht im Gegensatz zu Prozessen, wie beispielsweise Sputtern, ein Abscheiden von sehr dünnen und homogenen Materialschichten (im Atomlagenbereich) auf komplexen Oberflächen.The steps 501 to 504 of the procedure 500 For example, they may be grouped into a common step of making stripes comprising iridium. In particular, iridium can be applied to the carrier grid by using the above-mentioned ALD process in the production of the strips. This ALD process, in contrast to processes such as sputtering, allows the deposition of very thin and homogeneous material layers (at the atomic layer area) on complex surfaces.
Insbesondere in Verbindung mit Iridium lässt sich dieser genannte ALD-Prozess sehr gut anwenden, so dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Metallstreifenpolarisators schaffen, welches eine vereinfachte Herstellung eines Metallstreifenpolarisators ermöglicht.In particular, in conjunction with iridium, this named ALD process can be applied very well, so that embodiments of the present invention provide a method for producing a metal strip polarizer, which enables a simplified production of a metal strip polarizer.
Das Verfahren 500 soll im Folgenden anhand der 6a bis 6d detaillierter beschrieben werden. Die Herstellung eines oben beschriebenen Metallstreifenpolarisators stellt aufgrund der geringen Strukturgrößen eine hohe Anforderung an den Herstellungsprozess. Eine Möglichkeit der Herstellung ist ein Frequenzverdoppelungsprozess, wie er mit Hilfe des Verfahrens 500 durchgeführt werden kann und anhand der 6a bis 6d kurz dargestellt ist.The procedure 500 will be described below on the basis of 6a to 6d be described in more detail. The production of a metal strip polarizer described above makes high demands on the manufacturing process due to the small structure sizes. One way of manufacturing is a frequency doubling process, as done by the method 500 can be performed and based on the 6a to 6d is shown briefly.
In dem ersten Schritt 501 des Verfahrens 500 wird ein Trägergitter 601 mit doppelter Periode (beispielsweise 200 nm) aus einem Trägermaterial hergestellt. In anderen Worten wird das Trägergitter 601 aus dem Trägermaterial auf einem Substrat 102 angeordnet. Das Trägergitter 601 kann beispielsweise durch eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Trägerstreifen gebildet werden. Eine Anzahl der Trägerstreifen kann beispielsweise halb so groß sein, wie eine Anzahl von Iridiumstreifen bei dem herzustellenden Metallstreifenpolarisator. Das Trägergitter 601 kann aus einem Material gebildet sein, welches sich selektiv (beispielswiese in einem Ätzschritt) zu Iridium entfernen lässt.In the first step 501 of the procedure 500 becomes a carrier grid 601 with twice the period (for example, 200 nm) made of a carrier material. In other words, the carrier grid 601 from the substrate on a substrate 102 arranged. The carrier grid 601 For example, it may be formed by a plurality of spaced-apart carrier strips. For example, a number of the carrier strips may be half as large as a number of iridium strips in the metal strip polarizer to be produced. The carrier grid 601 may be formed of a material which selectively (e.g., in one etching step) can be selectively removed to iridium.
6a zeigt den unfertigen Metallstreifenpolarisator nach diesem Schritt 501. 6a shows the unfinished metal strip polarizer after this step 501 ,
In dem zweiten Schritt 502 wird das Trägergitter 601 in einem Sputter- oder ALD-Prozess mit Iridium überschichtet, so das sich an den Seitenwänden (also an den Trägerstreifen) des Trägergitters 601 Metall (Iridium) ablagert. Der unfertige Metallstreifenpolarisator nach dem Schritt 502 ist in 6b zu sehen.In the second step 502 becomes the carrier grid 601 covered with iridium in a sputtering or ALD process, so that on the side walls (ie on the carrier strip) of the carrier grid 601 Metal (iridium) deposits. The unfinished metal strip polarizer after the step 502 is in 6b to see.
Im Schritt 503 des Verfahrens 500 wird in einem Ätzprozess das Material (überschüssiges Iridium) aus den Gittergräben und auf den Gitterstegen entfernt. Dieser Ätzprozess kann beispielsweise ein anisotroper Ätzprozess sein, beispielsweise durch einen Ionenbeschuss. Der unfertige Metallstreifenpolarisator nach dem Schritt 503 ist in 6c gezeigt, es wird deutlich, dass der Metallstreifenpolarisator bereits die Streifen 101a bis 101n auf dem Substrat 102 ausgebildet hat, jedoch ist auch das Trägergitter 601 noch auf dem Substrat 102 angeordnet.In step 503 of the procedure 500 In an etching process, the material (excess iridium) is removed from the grid trenches and on the grid bars. This etching process may be, for example, an anisotropic etching process, for example by ion bombardment. The unfinished metal strip polarizer after the step 503 is in 6c shown, it becomes clear that the metal strip polarizer already has the stripes 101 to 101n on the substrate 102 has formed, but is also the carrier grid 601 still on the substrate 102 arranged.
In dem vierten Schritt 504 wird daher in einem letzten Ätzschritt das Trägergitter 601 entfernt. Auch dieser Ätzschritt kann ein anisotroper oder isotroper Ätzschritt sein, beispielsweise eine reaktiver Ätzprozess. Als Struktur bleibt somit ein Metallgitter (das Polarisationsgitter gebildet durch die Streifen 101a bis 101n) mit der halben Periode P des Trägergitters 601, also in dem konkreten Beispiel mit P = 100 nm zurück. Diese Struktur, also der fertige Metallstreifenpolarisator ist in 6d gezeigt. 6d zeigt daher eine schematische Darstellung eines Metallstreifenpolarisators mit Streifen 101 bis 101n, welche Iridium aufweisen. Zusammenfassend sollen nun auch mal einige Aspekte von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung genannt werden.In the fourth step 504 Therefore, in a last etching step, the carrier grid 601 away. This etching step may also be an anisotropic or isotropic etching step, for example a reactive etching process. The structure thus remains a metal grid (the polarization lattice formed by the strips 101 to 101n ) with half the period P of the carrier grid 601 , ie in the concrete example with P = 100 nm back. This structure, so the finished metal strip polarizer is in 6d shown. 6d therefore shows a schematic representation of a striped metal strip polarizer 101 to 101n which contain iridium. In summary, some aspects of embodiments of the present invention will now be mentioned.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen korrosionsbeständigen Metallstreifenpolarisator, unter anderem für UV-Anwendungen.Embodiments of the present invention provide a corrosion resistant metal strip polarizer, including for UV applications.
Ausführungsbeispiele verwenden Iridium als Gittermaterial für einen Polarisator mit einem spektralen Arbeitsbereich vom Infrarotbereich bis in den UV-Bereich.Embodiments use iridium as a grating material for a polarizer with a spectral working range from the infrared to the UV range.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beinhalten die Verwendung von Iridium als Material für Polarisationsgitter dieser Metallstreifenpolarisatoren, das neben guten optischen Eigenschaften im UV-Bereich eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen ermöglicht.Embodiments of the present invention involve the use of iridium as the polarization lattice material of these metal strip polarizers which, in addition to good UV optical properties, provides high corrosion resistance to external influences.
Mit anderen Worten ermöglicht die Nutzung von Iridium die Herstellung von Metallstreifenpolarisatoren aus einem Material mit guten optischen Eigenschaften und einer sehr guten Korrosionsbeständigkeit.In other words, the use of iridium enables the production of metal strip polarizers from a material with good optical properties and a very good corrosion resistance.
Die 2a und 2b zeigten die simulierten optischen Eigenschaften eines Metallstreifenpolarisators bezüglich Transmission in TM Polarisation (2a) und dem Polarisationskontrast (2b) für verschiedene Materialien. Die theoretisch höchsten Werte für die TM Transmission im dargestellten Wellenlängenbereich sowie über einen weiten Spektralbereich den höchsten Polarisationskontrast liefert das Gittermaterial Aluminium. Wie im einleitenden Teil dieser Anmeldung erwähnt, bildet Aluminium unter der Einwirkung von Sauerstoff eine Oxidschicht, und verändert somit seine optischen Eigenschaften. Um dies zu verhindern, muss daher eine zusätzliche Schutzschicht aufgetragen werden, welche weiterhin die optischen Eigenschaften verschlechtert und einen zusätzlichen Prozessschritt bei der Herstellung benötigt. Dahingegen muss bei Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung keine zusätzliche Schutzschicht aufgebracht werden, um eine gute Korrosionsbeständigkeit zu erzielen, so dass die Prozesskette verkürzt wird und die Korrosionsbeständigkeit durch das Metall (durch das Iridium) alleine gegeben ist.The 2a and 2 B showed the simulated optical properties of a metal strip polarizer with regard to transmission in TM polarization ( 2a ) and the polarization contrast ( 2 B ) for different materials. The theoretically highest values for the TM transmission in the illustrated wavelength range as well as over a wide spectral range the highest polarization contrast is provided by the grating material aluminum. As mentioned in the introductory part of this application, aluminum forms an oxide layer under the action of oxygen and thus alters its optical properties. To prevent this, therefore, an additional protective layer must be applied, which further deteriorates the optical properties and requires an additional process step in the production. On the other hand, in metal strip polarizers according to embodiments of the present invention, no additional protective layer needs to be applied to achieve good corrosion resistance, so that the process chain is shortened and the corrosion resistance is given by the metal (iridium) alone.
Obwohl der in 1 gezeigte Metallstreifenpolarisator 100 lediglich vier Streifen 101a bis 101n aufweist, so können Metallstreifenpolarisatoren gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine beliebige Mehrzahl von Streifen 101a bis 101n aufweisen.Although the in 1 shown metal strip polarizer 100 only four stripes 101 to 101n Thus, metal strip polarizers according to further embodiments of the present invention may include any plurality of strips 101 to 101n exhibit.
Obwohl weiterhin bei dem in 1 gezeigten Metallstreifenpolarisator 100 die Breiten b1 bis bn, die Höhen h1 bis hn, die Längen l1 bis ln der Streifen 101a bis 101n und die Abstände zwischen den Streifen 101a bis 101n konstant sind, so können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen diese Werte auch zwischen den verschiedenen Streifen 101a bis 101n variieren.Although still in the in 1 shown metal strip polarizer 100 the widths b 1 to b n , the heights h 1 to h n , the lengths l 1 to l n of the strips 101 to 101n and the distances between the strips 101 to 101n are constant, so according to further embodiments, these values may also be between the different stripes 101 to 101n vary.
Obwohl in den vorherigen Ausführungsbeispielen Querschnitte der Streifen 101a bis 101n durchgehend aus Iridium gebildet waren, so kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ein innerer Bereich eines Streifens aus einem anderen Material, beispielsweise Aluminium gebildet sein und nur ein äußerer Bereich, beispielsweise eine Schutzschicht um das Aluminium herum aus Iridium gebildet sein.Although in the previous embodiments, cross sections of the strips 101 to 101n may be formed throughout of iridium, so according to further embodiments, an inner portion of a strip of another material, such as aluminum may be formed and only an outer region, for example, a protective layer around the aluminum around iridium be formed.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann statt Iridium auch eine Legierung verwendet werden, welche mindestens 5%, mindestens 10%, mindestens 25%, mindestens 50% oder mindestens 90% Iridium aufweist.According to further embodiments, instead of iridium, it is also possible to use an alloy which has at least 5%, at least 10%, at least 25%, at least 50% or at least 90% iridium.
Wie im Vorherigen bereits beschrieben, wird bei Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung keine Schutzschicht auf den Streifen, beispielsweise zum Korrosionsschutz benötigt, so dass auf Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auf einen Streifen einfallende Strahlung direkt auf Iridium trifft. Mit anderen Worten weisen Metallstreifenpolarisatoren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Grenzfläche zwischen Iridium und einer Außenwelt (beispielsweise Luft oder Vakuum) auf.As previously described, metal strip polarizers in accordance with embodiments of the present invention do not require a protective layer on the strip, for example for corrosion protection, such that on strip metal polarizers in accordance with embodiments of the present invention, radiation incident on a strip strikes iridium directly. In other words, metal strip polarizers according to embodiments of the present invention have an interface between iridium and an outside world (eg, air or vacuum).
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 2003/0227678 A [0005] US 2003/0227678 A [0005]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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S. Ahn et al.: Fabrication of a 50 nm half-pitch wire grid polarizer using nanoimprint lithography, Nanotechnology, 16, pp. 1874–1877, 2005 [0003] S. Ahn et al.: Fabrication of a 50 nm half-pitch wire grid polarizer using nanoimprint lithography, Nanotechnology, 16, pp. 1874-1877, 2005 [0003]
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J. Wang et al.: 30 nm-wide aluminum nanowire grid for ultrahigh contrast and transmittance polarizers made by UV-nanoimprint lithography [0003] J. Wang et al .: 30 nm-wide aluminum nanowire grid for ultrahigh contrast and transmittance polarizers made by UV nanoimprint lithography [0003]
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N. Cabrera: On the Oxidation of metals at low temperatures and the influence of light, Philosophical Magazine, 40, pp. 175–188, 1949 [0004] N. Cabrera: On the Oxidation of Metals at Low Temperatures and the Influence of Light, Philosophical Magazine, 40, p. 175-188, 1949 [0004]
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M. El Khakani et al.: Nanoporous Iridium thin films deposited by radio-frequency magnetron sputtering, Journal of Vacuum Science & Technology A, 16, 1998 [0012] M. El Khakani et al .: Nanoporous iridium thin films deposited by radio-frequency magnetron sputtering, Journal of Vacuum Science & Technology A, 16, 1998 [0012]
