[發明專利]一種中長波紅外寬光譜光吸收材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010631350.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111880247B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 阮翔宇;管志強;徐紅星
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02B5/00;B82Y30/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

1.一種中長波紅外寬光譜光吸收材料，其特征在于：由氧化鋁孔洞結構、硅孔洞結構、硅納米空隙結構和硅襯底依次堆疊組成，所述硅納米空隙結構分布于硅孔洞結構和硅襯底中，通過紅外波段吸收峰位結合介電常數的Drude模型確定硅襯底的摻雜濃度，根據傳遞矩陣方法結合漸變折射率模型確定匹配空氣入射硅襯底的漸變折射率層數、每層厚度和有效折射率，硅襯底為p型或n型，摻雜濃度為10¹²/cm³至10²⁰/cm³，所述氧化鋁孔洞結構的厚度為50nm-10μm，周期為100nm-20μm，孔壁寬度為10nm-500nm，所述硅孔洞結構的厚度為50nm-10μm，周期為100nm-20μm，孔壁寬度為10nm-500nm，所述硅納米空隙結構的厚度為10nm-10μm，硅納米空隙結構的寬度為1nm-100nm。

2.一種如權利要求1所述的中長波紅外寬光譜光吸收材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

a. 通過陽極氧化方法制備氧化鋁孔洞結構，然后對底部鋁和氧化鋁層進行腐蝕去除，得到氧化鋁孔洞的通孔結構；

b. 將上述氧化鋁孔洞結構附著在硅襯底上，以氧化鋁孔洞結構為刻蝕掩模刻蝕硅，在硅襯底上制作孔洞結構，得到硅孔洞結構；

c. 將步驟b得到的結構進行電化學腐蝕，得到硅納米空隙結構，洗凈、干燥后得所述的中長波紅外寬光譜光吸收材料。

3.根據權利要求2所述的中長波紅外寬光譜光吸收材料的制備方法，其特征在于：所述步驟a中，氧化鋁孔洞結構的厚度為50nm-10μm，周期為100nm-20μm，孔壁寬度為10nm-500nm。

4.根據權利要求2所述的中長波紅外寬光譜光吸收材料的制備方法，其特征在于：所述步驟b中，通過反應離子束刻蝕硅襯底，在硅襯底中刻蝕深度為50nm-10μm，硅襯底為p型或n型，摻雜濃度為10¹²/cm³至10²⁰/cm³。

5. 根據權利要求2所述的中長波紅外寬光譜光吸收材料的制備方法，其特征在于：所述步驟c中，腐蝕溶液為10%wt的氫氟酸和99.9wt%的乙醇按照體積比1:1配制而成，電流100pA-1000mA，腐蝕10秒至2 小時，陰極為p型硅片，陽極為待腐蝕結構。

6.根據權利要求2所述的中長波紅外寬光譜光吸收材料的制備方法，其特征在于：在所述步驟a之前還包括以下步驟：通過紅外波段吸收峰位結合介電常數的Drude模型確定硅襯底的摻雜濃度，根據傳遞矩陣方法結合漸變折射率模型確定匹配空氣入射硅襯底的漸變折射率層數、每層厚度和有效折射率。