一种非对称传输可调的双层孔微纳结构及其制备方法技术

本发明专利技术属于光学特性调控技术领域，具体涉及一种非对称传输可调的双层孔微纳结构及其制备方法，双层孔微纳结构包括微纳结构本体和基底层，微纳结构本体由第一纳米薄膜层、第一介质层、调控层、第二介质层和第二纳米薄膜层由上及下依次连接构成，调控层由透明导电氧化物（transparent conductive oxide，简称TCO）薄膜制成，第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层均由多个相同的纳米单元按照周期阵列连接构成，每个纳米单元中分别设有一各向异性的孔，第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层由贵金属制成，第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层分别设有触点连接外电路，通过调节外电路的电压，改变调控层中TCO的折射率，从而改变纳米结构的非对称传输特性，制备方法简单，调节方便。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称传输可调的双层孔微纳结构及其制备方法
本专利技术属于光学特性调控
，具体涉及一种非对称传输可调的双层孔微纳结构及其制备方法。
技术介绍
非对称传输(AsymmetricTransmission，AT)指，具有不同偏振态的电磁波入射结构后表现出不同传输性能的效应，其中，传输性能主要研究的为透射、吸收、反射等。在生物分子领域，手性分子一般都比较弱，而人造微纳金属结构可大大提高其手性，AT值作为手性分子的探测信号就显得尤为重要，所以我们在设计这种非对称传输的结构时，需要达到很强的非对称传输效应，即大的AT值和尽可能多的AT信号。因此，对不同类型非对称传输器件的设计与实现的研究，具有很重要的现实意义。目前大多双层结构主要是通过改变结构本身的几何参数来达到调节非对称传输特性的目的，需要重新设计和制备结构本身，调节成本高，这对非对称传输的进一步研究和应用是极大的限制。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的双层结构AT信号调节不方便，调节成本高的问题，本申请实施例提供了一种非对称传输可调的双层孔微纳结构及其制备方法，本申请实施例微纳结构结构简单，制备简单，调节方便，通过采用了第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层上设置触点连接外电路，形成可变电场，通过改变电场的强度和方向调节调控层折射率，从而达到调节该结构非对称传输特性的技术手段，达到了简化和方便调节非对称传输特性的技术效果。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种非对称传输可调的双层孔微纳结构，包括微纳结构本体和基底层，所述微纳结构本体由第一纳米薄膜层、第一介质层、调控层、第二介质层和第二纳米薄膜层由上及下依次连接构成；所述第二纳米薄膜层与所述基底层连接；所述调控层由TCO薄膜制成；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层均由多个相同的纳米单元按照周期阵列连接构成，每个纳米单元中分别设有一各向异性的孔，并且孔的方向与周期的方向夹角α不等于0°、45°、90°；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层由贵金属制成；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层分别设有触点连接外电路，通过调节外电路的电压，改变调控层中TCO的折射率，从而改变所述纳米结构的非对称传输特性。进一步地，所述第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层完全相同，均由多个结构相同的纳米单元按矩形周期阵列连接而成。进一步地，所述各向异性的孔为矩形孔、椭圆形孔、L形孔、有分裂的矩形孔构成的各向异性结构。进一步地，所述矩形周期阵列还可以为方形周期阵列。进一步地，所述各向异性的孔的方向与周期夹角α为22.5°。进一步地，所述TCO为ITO或FTO。进一步地，所述非对称传输可调的双层孔微纳结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1，设计图形：用图形发生器设计所述双层孔微纳结构图形；步骤2，准备基底：准备ITO玻璃基底并清洗吹干；步骤3，镀镍：将步骤2吹干的基底放入电子束真空蒸发镀膜机中利用电子束蒸发法蒸镀金属镍，形成镍层；步骤4，蒸镀：在步骤3形成的镍层上继续利用电子束蒸发法由下及上依次蒸镀金、二氧化硅、TCO、二氧化硅和金，形成第二纳米薄膜层、第二介质层、调控层、第一介质层和第一纳米薄膜层；步骤5，轰击：调控离子束轰击形状为步骤1所述的各向异性的孔形状，利用FIB技术，得到所述双层孔微纳结构；步骤6，焊接电路：在步骤5得到的双层孔微纳结构中，通过纳米焊接在所述第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层上分别设置触点连接外电路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本申请实施例微纳结构本体由第一纳米薄膜层、第一介质层、调控层、第二介质层和第二纳米薄膜层组成，通过采用了第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层上的触点连接外电路，增加TCO制备的调控层的技术手段，在接通电路后，第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层形成一个微型电容，通过外电路电压不断调节两电容极板之间的电场方向和强度，电容板之间的调控层内部载流子浓度不断发生变化，导致调控层的介电常数改变，即折射率的改变，本申请实施例微纳结构的透光率改变，引起非对称传输特性的改变，最终达到可控式调节纳米结构非对称传输的目的。本申请实施例微纳结构外电路可以通过外电路可调电压实现第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层之间的电场连续的、有规律的变化，从而使得调控层的折射率连续且有规律的变化，使得本申请实施例纳米结构的非对称传输实现可控式调节。(2)本申请实施例微纳结构制备方法简单方便，只需在蒸发腔内连续蒸镀多种材料，不需要在制备过程中将样品拿出蒸发腔，样品不容易受到污染或外界环境的影响。(3)本申请实施例微纳结构制备方法中，应用FIB刻蚀制备各向异性孔，避免传统制备方法中需要多次甩胶和精确校准工序，可以保证上下两层之间的孔完全对齐，减少实验误差对非对称传输特性的影响，从而提高非对称传输信号。附图说明图1是本申请实施例微纳结构结构示意图；图2是本申请实施例微纳结构纳米单元的结构示意图；图3是本申请实施例微纳结构调控非对称传输信号的原理图。其中，图1中：1、微纳结构本体；11、第一纳米薄膜层；12、第一介质层；13、调控层；131、第一触点；132第二触点；14、第二介质层；15、第二纳米薄膜层；2、基底层。具体实施方式本申请实施例提供了一种非对称传输可调的双层孔微纳结构及其制备方法，本申请实施例微纳结构结构简单，制备简单方便，通过采用了第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层上的触点连接外电路，增加TCO制备的调控层的技术手段，在接通电路后，第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层之间形成一个微型电容，通过外加电压不断调节两电容极板之间的电场方向和强度，电容板之间的调控层内部载流子浓度不断发生变化，导致调控层的介电常数改变，即折射率的改变，本申请实施例微纳结构的透光率改变，引起非对称传输特性的改变，最终达到可控式的调节纳米结构非对称传输的目的。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1为本申请实施例一种非对称传输可调的双层孔微纳结构，包括微纳结构本体1和基底层2，微纳结构本体1由第一纳米薄膜层11、第一介质层12、调控层13、第二介质层14和第二纳米薄膜层15由上及下依次连接构成，第二纳米薄膜层15与基底层2连接，调控层13由TCO薄膜制成，第一纳米薄膜层11与第二纳米薄膜层15均由多个相同的纳米单元按照周期阵列连接构成。如图1和图2所示，每个纳米单元中分别设有一各向异性的孔，并且孔的方向与周期的方向夹角α不等于0°、45°、90°，第一纳米薄膜层11与第二纳米薄膜层15由贵金属制成。在本实施例中，第一纳米薄膜层11和第一纳米薄膜层11优选为金材料，第一介质层12和第二介质层14材料优选为SiO2材料，SiO2光学性能优异，同时可以阻断纳米薄膜层与调控层13之间的电流，避免第一纳米薄膜层11、调控层13和第二纳米薄膜层15之间形成回路，为调控层13提供一个绝缘环境。基底层优选为ITO导电玻璃。第一纳米薄膜层11与第二纳米薄膜层15分别设有第一触点131和第二触点132连接外电路，通过调节外电路的电压，改变调控层13中TCO的折射率，从而改变纳米结构的非对称传输特性。本申请实施例微纳结构本体1由第一纳米薄膜层11、第一介质层12、调控层13、第二介质层14和第二纳米薄膜层15组成，在第一纳米薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称传输可调的双层孔微纳结构，其特征在于：包括微纳结构本体和基底层，所述微纳结构本体由第一纳米薄膜层、第一介质层、调控层、第二介质层和第二纳米薄膜层由上及下依次连接构成；所述第二纳米薄膜层与所述基底层连接；所述调控层由TCO薄膜制成；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层均由多个相同的纳米单元按照周期阵列连接构成，每个纳米单元中分别设有一各向异性的孔，并且孔的方向与周期的方向夹角α不等于0°、45°、90°；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层由贵金属制成；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层分别设有触点连接外电路，通过调节外电路的电压，改变调控层中TCO的折射率，从而改变所述纳米结构的非对称传输特性。

【技术特征摘要】
1.一种非对称传输可调的双层孔微纳结构，其特征在于：包括微纳结构本体和基底层，所述微纳结构本体由第一纳米薄膜层、第一介质层、调控层、第二介质层和第二纳米薄膜层由上及下依次连接构成；所述第二纳米薄膜层与所述基底层连接；所述调控层由TCO薄膜制成；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层均由多个相同的纳米单元按照周期阵列连接构成，每个纳米单元中分别设有一各向异性的孔，并且孔的方向与周期的方向夹角α不等于0°、45°、90°；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层由贵金属制成；所述第一纳米薄膜层与第二纳米薄膜层分别设有触点连接外电路，通过调节外电路的电压，改变调控层中TCO的折射率，从而改变所述纳米结构的非对称传输特性。2.根据权利要求1所述的微纳结构，其特征在于：所述第一纳米薄膜层和第二纳米薄膜层完全相同，均由多个结构相同的纳米单元按矩形周期阵列连接而成。3.根据权利要求1所述的微纳结构，其特征在于：所述各向异性的孔为矩形孔、椭圆形孔、L形孔、有分裂的矩形孔构成的各向异性结构。4.根据权利要求2所述的微纳结构，其特征在于：所述矩形周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘黎明，刘凯，杨健君，迟锋，水玲玲，易子川，吐达洪·阿巴，张智，张中月，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：发明
国别省市：广东,44