[發明專利]一種基于耐火材料的超寬帶近完美光吸收體

有效

• 申請號: 201811633556.9
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109545179B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 劉桂強;李玉銀;劉正奇;張后交;施雷雷;唐鵬;吳彪;陳齊奇;杜國振
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: G10K11/162
• 分類號: G10K11/162;G10K11/168;G10K11/172
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開了一種基于耐火材料的超寬帶近完美光吸收體。該超寬帶近完美光吸收體由下至上依次為第一金屬層、電介質層、第二金屬層、第一電介質光柵層、金屬光柵層以及第二電介質光柵層；所述第一金屬層、所述電介質層以及所述第二金屬層構成堆積結構；所述第一電介質光柵層、所述金屬光柵層以及所述第二電介質光柵層構成光柵結構。本發明極大地擴展了光吸收的波長范圍以及光吸收率。

技術領域

本發明涉及近完美光吸收體領域，特別是涉及一種基于耐火材料的超寬帶近完美光吸收體。

背景技術

表面等離激元共振(Surface plasmons resonance)通常是指金屬結構表面的自由電子在外加電磁波照射下的集體振蕩，在金屬表面形成局域電磁場增強效應。超材料指的是通過人工設計制造得到的一種納米結構，其磁導率、折射率等性能可人為調控，近年來在納米光學、材料科學等領域被廣泛應用。

表面等離激元電磁超材料完美吸收器的概念由Landy等人2008年在《PhysicalReview Letters》(第100卷，第207402頁)發表的論文中首次提出。此后，人們對各種各樣的窄帶和寬帶的完美電磁吸收結構進行了廣泛而深入的研究。傳統的超材料完美吸收器一般為三層結構：不透光的金屬基底，中間電介質膜層，頂層是具有等離激元共振響應的金屬微結構。通過合理設計材料的參數以及結構的尺寸，使得入射光與結構之間的電磁分量產生耦合，從而使得在某一波長范圍內光反射率(R)和光透射率(T)趨近于0，從而實現接近100％的吸光度(A＝1-R-T)，即近完美光吸收。但是傳統的近完美光吸收器往往只能在較窄的波長范圍內實現近完美光吸收。此外，這些電磁波完美光吸收體系一般都是基于貴金屬材料(比如金、銀)制造而成，這些金屬材料的自由電子振蕩必然導致強歐姆損耗和熱效應，對納米材料結構的穩定性影響很大，在高熱條件下此類光吸收體就存在很大弊端。

因此，設計發明一種基于耐火材料的超寬帶近完美光吸收體對于克服現有研究體系和發明中無法同時具備寬帶近完美光吸收和耐高溫高熱條件，同時還要易于制造等技術要求具有非常重要的現實意義和應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于耐火材料的超寬帶近完美光吸收體，極大地擴展了光吸收的波長范圍以及光吸收率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于耐火材料的超寬帶近完美光吸收體，超寬帶近完美光吸收體由下至上依次為第一金屬層、電介質層、第二金屬層、第一電介質光柵層、金屬光柵層以及第二電介質光柵層；所述第一金屬層、所述電介質層以及所述第二金屬層構成堆積結構；所述第一電介質光柵層、所述金屬光柵層以及所述第二電介質光柵層構成光柵結構。

可選的，所述第一金屬層、所述第二金屬層以及所述金屬光柵層的材料為耐火材料。

可選的，所述第一金屬層的厚度大于或等于150nm，所述第二金屬層以及所述金屬光柵層厚度為10-60nm。

可選的，所述電介質層、所述第一電介質光柵層以及所述第二電介質光柵層的材料為介電材料。

可選的，所述電介質層、所述第一電介質光柵層以及所述第二電介質光柵層的厚度為60-220nm。

可選的，所述光柵結構的光柵狹縫寬度為20-220nm。

可選的，所述光柵結構的光柵周期為200-410nm。

可選的，所述基于耐火材料的超寬帶近完美光吸收體的制作方法包括：

采用磁控濺射儀在拋光的石英晶片上依次沉積第一金屬層、電介質層以及第二金屬層；

在所述第二金屬層上均勻的涂覆一層光刻膠；

采用電子束光刻的方法在所述第二金屬層上制備一維光刻膠條紋周期結構；