[發明專利]光譜選擇性熱輻射器及其設計方法

有效

• 申請號: 202110296109.4
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112687788B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 蔡琦琳;吳璽;張鎣石;葉慶;范學良;鄧業林;趙威風
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01L35/22
• 分類號: H01L35/22;G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 崔玉琳

1.一種光譜選擇性熱輻射器，其特征在于：包括依次設置的第一層、第二層和第三層，所述第一層和第三層均為氧化鉿層，所述第二層為分布有多個氧化鉺納米顆粒的氧化鉿層。

2.根據權利要求1所述的光譜選擇性熱輻射器，其特征在于：所述氧化鉺納米顆粒的粒徑為5-30nm。

3.根據權利要求1所述的光譜選擇性熱輻射器，其特征在于：還包括基底層，所述基底層的材質為鉬、鎢、鉭或硅。

4.根據權利要求1所述的光譜選擇性熱輻射器，其特征在于：所述第一層和第三層的厚度為50-100nm，所述第二層的厚度為200-500nm。

5.根據權利要求1所述的光譜選擇性熱輻射器，其特征在于：所述光譜選擇性熱輻射器的吸收波長和/或反射波長的范圍為400nm-5000nm。

6.一種權利要求1-5中任一項所述的光譜選擇性熱輻射器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)分別獲取氧化鉿和氧化鉺納米顆粒的介電常數ε₁和ε₂；并確定第二層中氧化鉺納米顆粒的摻雜量f_v及氧化鉺納米顆粒的半徑r；

2)根據公式獲取第二層的介電常數ε_e；其中，電偶極子極化率其中，i代表虛數，ω代表角頻率，c代表真空中的光速，代表xj₁(x)，ξ(x)代表xh₁⁽¹⁾(x)，j₁(x)代表一階球面貝塞爾函數，h₁⁽¹⁾(x)代表第一類漢克爾函數，代表的一階導數，ξ’(x)代表ξ(x)的一階導數，x＝x₁或x₂；

3)根據公式和分別獲取第二層的折射率n_e和消光系數k_e，其中，ε_e1是介電常數ε_e的實部，ε_e2是介電常數ε_e的虛部；

4)計算所述光譜選擇性熱輻射器的吸收率和/或反射率，得到計算值；

5)將所計算出的吸收率和/或反射率與預設的吸收率和/或反射率進行比較，如果計算出的吸收率和/或反射率與預設的吸收率和/或反射率相同，則直接進行步驟6)；如果計算出的吸收率和/或反射率與預設的吸收率和/或反射率不同，則修改步驟1)中的氧化鉺納米顆粒的摻雜量f_v及氧化鉺納米顆粒的半徑r，然后重復執行步驟2)-4)，直至計算出的吸收率和/或反射率與預設的吸收率和/或反射率相同；

6)輸出光譜選擇性熱輻射器的光學特性曲線與第二層中氧化鉺納米顆粒的摻雜量f_v之間的關系曲線。

7.根據權利要求6所述的設計方法，其特征在于：在步驟1)中，利用氧化鉿和氧化鉺納米顆粒的折射率n₁和n₂，分別計算出兩種材料的介電常數ε₁和ε₂。

8.根據權利要求6所述的設計方法，其特征在于：在步驟1)中，0＜f_v＜1。

9.根據權利要求6所述的設計方法，其特征在于：在步驟4)中，通過傳輸矩陣法計算所述光譜選擇性熱輻射器的吸收率和/或反射率。