[發明專利]增強光吸收的結構及系統

在審

• 申請號: 202010370740.X
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111522082A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 中山科立特光電科技有限公司
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種增強光吸收的結構及系統，具體涉及光學結構領域。本發明提供的增強光吸收的結構包括，基底、介質層、金屬層和增強層，基底、介質層、金屬層由下到上依次排列，金屬層的表面積小于介質層的表面積，增強層相對于金屬層所在平面傾斜設置，且增強層的一端與金屬層的一端連接，增強層與金屬層之間的夾角為20度?40度，增強層與金屬層形成錐形的開放空間。該結構簡單，不需要引入昂貴的二維材料就可達到增強吸收的效果，制作成本較低。同時，增強層與金屬層形成錐形的開放空間，改變了電場的方向，將電場聚集在金屬層與增強層包圍的開放空間，實現了電場的高度局域化，從而極大的增強了對于入射光的吸收。

技術領域

本發明涉及光學結構領域，具體涉及一種增強光吸收的結構及系統。

背景技術

隨著人們用光子代替電子進行通訊，光學技術得到飛速發展。而增強光吸收對于很多領域而言是一個越來越重要的研究課題，如各種探測器、傳感器，太陽能電池，海水淡化等。

傳統增強光吸收的方法主要有：薄膜干涉、梯度折射率、幾何光陷阱等。然而由于這些方法一方面對材料本身的要求特點高，如往往需要高吸收率的材料，且為了滿足高吸收率，通常還需要很大尺寸的材料，很難實現亞波長尺寸；另一方面，這些方法通常很難實現可調的吸收。

近年來，隨著納米制造技術的發展，利用金屬微納結構來增強光吸收逐漸成為研究熱點。這是因為金屬介質表面可以產生表面等離激元共振，其可以在亞波長尺度限制和控制電磁波，并可以帶來巨大的場增強，從而可以實現對于入射光的吸收。

但目前的增強光吸收的微納結構都是通過引入二維材料如石墨烯，二硫化鉬等來實現對于入射光吸收的增強，其成本較高，且吸收率也有限。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述現有技術中的不足，提供一種增強光吸收的結構及系統，以解決現有技術中目前的增強光吸收的微納結構都是通過引入二維材料如石墨烯，二硫化鉬等來實現對于入射光吸收的增強，其成本較高，且吸收率也有限的問題。

為實現上述目的，本發明實施例采用的技術方案如下：

第一方面，本發明提供了一種增強光吸收的結構，結構包括，基底、介質層、金屬層和增強層，基底、介質層、金屬層由下到上依次排列，金屬層的表面積小于介質層的表面積，增強層相對于金屬層所在平面傾斜設置，且增強層的一端與金屬層的一端連接，增強層與金屬層之間的夾角為20度-40度，增強層與金屬層形成錐形的開放空間。

可選地，該增強層在垂直于金屬層方向上的投影的長度比金屬層在垂直于金屬層方向投影的長度大20納米-60納米。

可選地，該基底材料為金或銀中的任意一種，介質層材料為二氧化硅或三氧化二鋁中的任意一種。

可選地，該金屬層材料為金或銀中任意一種。

可選地，該增強層材料為金或銀中任意一種。

可選地，該增強層上周期性設置多個凹槽。

可選地，該結構還包括第二介質層，第二介質層填充在增強層與金屬層形成錐形的開放空間內。

可選地，該第二介質層材料為二氧化硅或三氧化二鋁中的任意一種。

可選地，該增強層為周期性金屬條。

第二方面，本發明還提供了一種增強光吸收的系統，系統包括：基層和多個第一方面任意一項的增強光吸收的結構，多個增強光吸收的結構周期設置在基層的一側。

本發明的有益效果是：