[發明專利]具有超表面的鈣鈦礦天線及其制備方法

有效

• 申請號: 201810362414.7
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108535881B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 肖淑敏;任彩云;張晨;高翊盛;宋清海
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 羅志偉

本發明提供了一種具有超表面的鈣鈦礦天線，包括從上至下層疊設置的鈣鈦礦層、金膜和基底。本發明還提供了一種具有超表面的鈣鈦礦天線的制備方法。本發明的有益效果是：利用金膜設計了在反射模式下工作的鈣鈦礦天線為基的超表面調控光束，鈣鈦礦天線在可見光范圍內折射率高，能夠在較小的厚度下實現在?π~π的范圍內調控光的相位，并進一步應用于異常反射，異常反射的效率較高，并且，鈣鈦礦天線便于制備。

技術領域

本發明涉及鈣鈦礦天線，尤其涉及一種具有超表面的鈣鈦礦天線及其制備方法。

背景技術

目前實現異常反射主要有兩種方案：

一、是基于幾何光學原理工作的傳統光學器件可以通過反射，折射或衍射來實現對光的操控，例如透鏡、波片等。然而，這種光學元件通常體積龐大，難以在集成化的微型系統中應用，由于光學元件自身的衍射極限限制了其在波長或亞波長尺寸上光與物質相互作用。

二、是隨著納米光子學和納米光學領域不斷的發展，基于不同材料的超表面廣泛應用在多個領域。超表面通常厚度極小，是一種二維器件，通過改變其基本結構單元的形狀與尺寸能夠在亞波長尺寸下實現對光的調控，理論上能夠改變光的振幅、相位、偏振以及色散。超表面能夠在可見光，紅外，太赫茲和微波頻率等波段下工作。在表面等離子激元耦合器，偏振轉換器，平面透鏡，聚焦鏡，波片，全息圖和光子自旋控制器等各種光學器件的應用顯示了前景和潛力，但仍有一些方面需要改善和提升。

基于不同材料的基本單元結構各異的超表面目前已經被廣泛研究，對于超表面應用于異常反射也早有研究。通常來說，應用于異常反射的超表面有兩種工作模式，即反射模式和透射模式。在透射模式下工作的超表面，需要使用透明的材料，而透明的材料通常在可見光區域的反射率很低，為了實現對光的相位在-π～π的范圍的調控，需要超表面的厚度很大，導致超表面縱深比很大。而由于目前已有設備，難以制備高的縱深比的超表面，這就使得了超表面在透射模式下難以實現異常反射。

目前，在反射模式下工作的超表面主要是基于金屬的等離子激元超表面。然而由于其內在損耗高，在可見光波段下工作時，超表面對于相位的轉換效率在藍光波段低于10％，異常反射效率很低，現象難以觀測到。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種異常反射效率較高的具有超表面的鈣鈦礦天線及其制備方法。

本發明提供了一種具有超表面的鈣鈦礦天線，包括從上至下層疊設置的鈣鈦礦層、金膜和基底。

作為本發明的進一步改進，所述基底為二氧化硅琉璃片。

作為本發明的進一步改進，所述鈣鈦礦天線為梯臺狀。

本發明還提供了一種具有超表面的鈣鈦礦天線的制備方法，包括以下步驟：

S1、在基底上鍍金膜；

S2、在金膜上制備鈣鈦礦膜；

S3、制備圖案掩模；

S4、在掩模上制備鈣鈦礦天線。

作為本發明的進一步改進，在步驟S1中，采用電子束蒸鍍在二氧化硅琉璃片上鍍金膜，在電子束蒸鍍金膜之前，對二氧化硅琉璃片進行清洗。

作為本發明的進一步改進，在步驟S2中，采用化學生長法制備鈣鈦礦薄膜。

作為本發明的進一步改進，將滴有上清液的金膜置于勻膠臺上，取溴化鉛溶于二甲基甲酰胺中的飽和溶液上清液50μl，垂直滴加在經過親水處理的金膜上，勻膠臺轉速設置在3000r/s，維持10s，在第7秒時在距離金膜8-10cm處，施加0.2mpa氣壓的空氣，將勻好的溴化鉛薄膜樣品靜置20s，隨后放置在勻膠臺上，取40μl甲基溴化銨溶液滴加在溴化鉛薄膜上，轉速設置為3000r/s，維持30s，將勻好的薄膜置于恒溫加熱臺上，100℃下加熱40min，制得鈣鈦礦膜。