[發明專利]基于雙諧振環結構、可切換的寬頻太赫茲波完美吸收體

有效

• 申請號: 201710689839.4
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107579354B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 陸亞林;趙毅;黃秋萍;蔡宏磊
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張國梁

本發明涉及基于雙諧振環結構、可切換的寬頻太赫茲波完美吸收體。本發明提供一種基于雙諧振環結構、可切換的寬頻太赫茲波完美吸收體，包括底層金屬層，第一介質層，第一金屬微納結構層，第二介質層，第二金屬微納結構層，其中第一介質層和第一金屬微納結構層之間包括二氧化釩層。本發明還提供制備所述太赫茲波完美吸收體的方法。本發明的結構使得多種振動模式相互耦合，實現了太赫茲波的寬譜完美吸收，還利用二氧化釩隨溫度變化發生相變的性質，實現了在兩個寬頻段可切換的太赫茲波完美吸收。

技術領域

本發明提出一種基于雙諧振環結構，以及利用二氧化釩相變性質的新型太赫茲波完美吸收體，可實現通過溫度控制的雙寬帶頻段可切換的完美吸收。

背景技術

電磁完美吸收體是可以將電磁輻射完全吸收的一種器件，天然的吸波材料受到很多限制，超材料是具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工材料，利用超材料設計的完美吸收體具有吸收率高卻只有亞波長厚度的優點逐漸引起了重視，超材料完美吸收體結構一般分為三層，金屬微納結構層、介質損耗層和金屬反射層。通過金屬陣列層激發等離激元共振，使得電磁波被介質損耗層吸收，金屬反射層阻止了電磁波的透射，從而實現完美吸收。超材料完美吸收體的問題在于，很難實現可調控寬頻帶完美吸收體。

二氧化釩被廣泛用于智能控溫領域，因其相變溫度為68℃，相變前后結構變化導致其在相變溫度以上呈金屬態，具有導電性；相變溫度以下呈絕緣態，且該相變為可逆相變。利用此性質二氧化釩可以用于制造光學器件。

發明內容

發明人發現可以利用二氧化釩相變的性質與超材料完美吸收體結合，將二氧化釩做成完美吸收體結構作為上半部分，金屬完美吸收體結構作為下半部分，當溫度高于二氧化釩相變溫度時，完美吸收體的上半部分二氧化釩結構部分起主要吸收作用，當溫度低于二氧化釩相變溫度時，下半部分金屬結構部分起主要吸收作用。這種新型完美吸收體可以通過溫度的控制使得其可以在高溫和低溫的情況下分別利用不同的部分進行電磁吸收。由此，發明人通過設計一種雙諧振環結構的陣列為二氧化釩和金屬的微納結構層，實現完美吸收體在高溫和低溫下能實現太赫茲頻段的寬譜完美吸收。

因此，本發明提出了一種新型的雙諧振環結構的太赫茲波完美吸收體，不僅可以實現寬譜吸收；而且可以通過溫度調控，使得吸收頻段可以切換。

在一些實施方案中，本發明提供一種基于雙諧振環結構、可切換的寬頻太赫茲波完美吸收體，包括底層金屬層，第一介質層，第一金屬微納結構層，第二介質層，第二金屬微納結構層，其中第一介質層和第一金屬微納結構層之間包括二氧化釩層。

在一些實施方案中，本發明提供的太赫茲波完美吸收體可以包括更多層，例如包括第三介質層或更多介質層和第三金屬微納結構層或更多金屬微納結構層。在包括更多層的一些方案中，可以任選的在介質層和金屬微納結構層之間包括二氧化釩層。在一些實施方案中，本發明包括在襯底上依次向上形成包括例如襯底，底層金屬層，第一介質層，二氧化釩層，第一金屬微納結構層，第二介質層，第二金屬微納結構層或更多層等。

在一些實施方案中，本發明的第二金屬微納結構層可以為二氧化釩微納結構層。

在一些實施方案中，本發明的第一金屬微納結構層和第二金屬微納結構層可以為雙諧振環結構的周期陣列。

在一些實施方案中，本發明的第二金屬微納結構層可以包括兩個以上大小不同的諧振環結構的周期陣列，優選陣列的周期是10μm-300μm。

在一些實施方案中，本發明的第一金屬微納結構層可以包括兩個以上大小不同的諧振環結構的周期陣列，優選陣列的周期是10μm-300μm。

在一些實施方案中，本發明的第一金屬微納結構層的材料可以包括任何本領域已知的適當的金屬材料，例如金、銀、鉑、鋁、銅。

在一些實施方案中，本發明的底層金屬層的材料可以包括任何本領域已知的適當的金屬材料，例如金、銀、鉑、鋁、銅。