[發(fā)明專利]基于拓?fù)浜褪┑目烧{(diào)諧吸波人工電磁超材料

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210541063.9
• 申請(qǐng)日: 2012-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103018926A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹暾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/01
• 分類號(hào): G02F1/01
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于拓?fù)浜褪┎牧系目烧{(diào)諧吸波人工電磁超材料，在許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

背景技術(shù)

人工電磁超材料是一種人造介質(zhì)，在自然界并不存在，它利用亞波長(zhǎng)的微結(jié)構(gòu)當(dāng)作類似材料組成單元的原子分子，因其所具有的獨(dú)特的電磁特性，例如，負(fù)折射率效應(yīng)、負(fù)磁導(dǎo)率效應(yīng)、強(qiáng)圓二向色性、電磁隱身、逆多普勒效應(yīng)、逆契侖可夫輻射、放大倏逝波、吸波人工電磁超材料等而受到廣泛的關(guān)注。其中吸波人工電磁超材料的研究近年來(lái)已取得了很大成果，但還有許多關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題厄待解決，如怎樣拓寬和智能控制吸波人工電磁超材料的工作頻帶等。為了解決這些問(wèn)題，人們做了很多嘗試，由此形成了電磁學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)新的熱點(diǎn)：可調(diào)諧吸波人工電磁超材料。

2008年，N．I．Landy從負(fù)折射率媒質(zhì)宏觀等效電磁參數(shù)出發(fā)，探討了人工電磁超材料對(duì)入射電磁波達(dá)到完美吸收時(shí)的電磁參數(shù)條件；并試驗(yàn)驗(yàn)證了基于SRR-Wires周期諧振單元人工電磁超材料具有非常好的吸波效果。同年，Hu?Tao等人采用相同方法對(duì)N．I．Landy的吸波人工電磁超材料結(jié)構(gòu)作了改進(jìn)，把工作頻率提高到了太赫茲頻段。美國(guó)阿肯色州州立大學(xué)V.V.Varadan也對(duì)類似SRR-Wires結(jié)構(gòu)負(fù)折射率吸波材料做了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。2008年，H.T.Chen提出可以通過(guò)光參雜調(diào)諧吸波人工電磁超材料的吸收光譜。同年，D.R.Smith提出可以通過(guò)控制溫度的變化實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧吸波人工電磁超材料。2012年，A.Minovich?等人將液晶集成與吸波人工電磁超材料中，通過(guò)外加電場(chǎng)調(diào)節(jié)液晶的雙折射率進(jìn)而實(shí)現(xiàn)吸收光譜的頻率可調(diào)諧性。

上面幾種結(jié)構(gòu)在制作方法、應(yīng)用及推廣上仍存在不足，如設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜且加工工藝要求高，同時(shí)液晶材料又具有流動(dòng)性與腐蝕性，會(huì)給吸波人工電磁超材料的實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)很大的難度。

因此，本發(fā)明提供一種基于拓?fù)洳牧虾褪┎牧系目烧{(diào)諧吸波人工電磁超材料。通過(guò)在多層人工電磁超材料中引入拓?fù)洳牧匣蛘呤┎牧?，使其產(chǎn)生的吸收譜工作頻帶具有可調(diào)諧性，從而解決了吸波人工電磁超材料工作頻段過(guò)窄和不可調(diào)諧的問(wèn)題。本發(fā)明利用拓?fù)洳牧匣蛘呤┎牧系慕殡娤禂?shù)及表面電阻率隨外加電場(chǎng)、溫度、注入光強(qiáng)、拓?fù)洳牧虾褪┑暮穸雀淖兌兓奶匦?，?shí)現(xiàn)可調(diào)諧吸波人工電磁超材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述可調(diào)諧吸波人工電磁超材料的問(wèn)題，提供了一種基于拓?fù)浠蛘呤┎牧系目烧{(diào)諧吸波人工電磁超材料，該器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、工作頻率調(diào)諧范圍大等特點(diǎn)。

本發(fā)明解決問(wèn)題采用的技術(shù)方案如下：

基于拓?fù)洳牧虾褪┎牧系奈ㄈ斯る姶懦牧鲜且粋€(gè)多層結(jié)構(gòu)器件。其表面所具有的亞波長(zhǎng)周期性諧振單元陣列，會(huì)使其產(chǎn)生較高的吸收光譜。通過(guò)改變拓?fù)洳牧虾褪┎牧系慕殡姵?shù)及表面電阻率，使吸收譜對(duì)應(yīng)的工作頻帶發(fā)生偏移，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧吸波人工電磁超材料。

一種具有可調(diào)諧吸收光譜的吸波人工電磁超材料，該吸波人工電磁超材料是多層結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)是通過(guò)在襯底材料上生長(zhǎng)金屬層、拓?fù)洳牧匣蛘呤┎牧蠈?、金屬層和氧化層，然后在頂部金屬層和氧化層上制作周期性諧振單元陣列而成；?

第二種結(jié)構(gòu)是通過(guò)在襯底材料上生長(zhǎng)金屬層、介質(zhì)層、金屬層，然后在頂部金屬層上制作周期性諧振單元陣列，最后在周期性諧振單元陣列表面鍍拓?fù)洳牧蠈踊蛘呤┎牧蠈佣伞?/p>

所述的周期性諧振單元陣列是圓形、矩形、橢圓形、三角形、弧形、十字形、六邊形、不對(duì)稱開(kāi)環(huán)、螺旋結(jié)構(gòu)或共軛卍字形；?

所述的介質(zhì)層可以是Al₂O₃層、Si₃N₄層、MgF₂層或SiO₂層等。

所述的拓?fù)洳牧蠈涌梢允荁i_xSb_1-x層、HgTe?層、Bi₂Te₃?層、Bi₂Se₃?層或Sb₂Te₃?層等。

所述的石墨烯層是單層碳原子層，由石墨烯層和M層碳原子層構(gòu)成，其中1<M<100。

所述的氧化層可以是In₂O₃層、SnO₂?層或ITO層等。