表面浮雕光波导（SRG, Surface Relief Grating Waveguide）是利用在介质表面形成的浮雕结构来控制光的传播。通过设计浮雕结构的形状、尺寸和周期等参数，实现对入射光的衍射、折射和反射等作用，从而将光限制在波导结构中并引导其传播，同时还能对光的传播特性如偏振、波长等进行调控。
目前，AR光波导的制备主要有反射式和衍射式两种技术路线。相较于反射式 AR 光波导，衍射式 AR 光波导量产工艺的可复制性不断提升，相关技术难点逐步攻克，其量产可行性正得到持续验证。
图1. AR光波导技术路线图
SRG作为AR衍射光波导显示技术中的关键技术，它可以将从光引擎生成的虚拟图像以光波的形式传输到用户眼中，实现虚拟图像与现实场景的融合显示，为用户提供沉浸式的增强现实体验。
AR表面浮雕光波导的基本组成结构
基底、表面浮雕光栅结构和覆盖层构成了 AR 表面浮雕光波导的基本架构。基底提供支撑和光学传输的基础介质；表面浮雕光栅是核心结构，通过光刻、刻蚀等工艺在基底表面形成周期性的纳米级光栅图案，用于控制光的传播；填覆层则起到保护光栅结构和优化光学性能的作用。
图3. AR表面浮雕光波导主要薄膜构成
SRG关键薄膜的制备
TiO2 - SRG的核心光学材料
TiO2由于其在可见光区域具有较高的折射率和较低的光吸收系数，折射率一般在550nm处可达到 2.4至2.6，这使得它能够与周围低折射率介质形成较大的折射率差，通过全内反射原理将图像光限制在波导内部，减少光的泄漏和散射，从而提高光的传输效率和图像质量。
Cr – SRG制备中的优质硬掩模材料
Cr具有良好的化学稳定性和刻蚀选择性，能够在光刻和刻蚀工艺中作为硬掩模材料，保护下层材料不被刻蚀。在SRG的制备过程中，当需要对基板上的特定区域进行精确刻蚀时，先在基板表面沉积一层 Cr 薄膜，然后通过光刻技术将图案转移到 Cr 层上，再利用刻蚀工艺去除未被 Cr 保护的区域，从而实现对TiO2的精确图案化。
Al – 优质的SRG金属填充材料
-
增强光学性能：金属Al填充后，由于Al具有良好的光学反射特性，填充在 TiO₂表面浮雕光栅中，可以增加对特定波长光的反射率。这有助于提高光栅在光学器件中的光利用率，更多的入射光按照设计的方向反射，减少光的透射和吸收损失，从而增强光栅的衍射效率。另外，通过调整铝填充的厚度、光栅结构参数以及 TiO₂与铝的组合方式，可以实现对不同波长光的选择性反射和衍射，从而实现特定的光谱调制效果。
-
改善机械性能：TiO₂本身硬度较高但相对脆性较大，金属铝具有较好的延展性和韧性。铝填充在 TiO₂表面浮雕光栅中，可以起到增强结构的作用，提高光栅的机械稳定性，减少因摩擦、刮擦等因素导致的表面损伤，提高产品的成品率和使用寿命。
Evatec 以先进的半导体设备基础及丰富的光学薄膜沉积经验，为TiO2、Cr和Al等薄膜材料提供薄膜解决方案。
图4. Evatec CLUSTERLINE®系列（CLUSTERLINE®200E & CLUSTERLINE®300E）
特征：
-
200mm及300mm晶圆盒到晶圆盒全自动成膜方案
-
可选工艺单元PVD,PECVD,PEALD于同一平台
-
优秀的膜厚均匀性，折射率均匀性（TiO2, a-Si, etc.）
-
优秀的金属填充性能,如Al, Ag, etc.
-
低温工艺（<80℃）
-
良好的颗粒度控制
