一种非对称传输信号可调的单层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信号可调的单层微纳结构及其制备方法，一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层，第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条，第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路改变电场，改变第二矩形条和第三矩形条之间的电场，从而改变第二矩形条右侧TCO薄膜的介电环境，使得第二矩形条两侧具有相同或不同的折射率，从而达到调节AT信号的目的，本申请实施例结构简单，调节方便，具有很好的应用和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称传输信号可调的单层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信号可调的单层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。一般情况下，手性分子可以产生AT信号，非手性分子无AT信号响应，一种固定的结构就有其固定的非对称传输特性，手性分子产生固定模式的AT信号，要么无AT信号，要么有AT信号，调节其非对称传输信号目前最常用，也是最有效的办法就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，但这个过程需要重新设计和制备结构本身，调节成本较高，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微纳结构非对称传输的模式固定，无法调节的问题，本申请实施例提供了一种非对称传输信号可调的单层微纳结构及其制备方法，本申请实施例微纳结构包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层，吸收层的厚度大于介质层和TCO薄膜层厚度之和，第二矩形条和第三矩形条分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路，通过调节外电路电压改变第二矩形条右侧TCO薄膜的介电环境，使得第二矩形条两侧TCO薄膜针对入射光产生不同的折射率，得到不对称的介电环境，产生AT信号，通过调节外电路电压的大小和方向使得第二矩形条两侧具有相同或者不同的折射率，最终达到调节AT信号的目的。本申请实施例微纳结构的制备方法采用电子束曝光和物理气相沉积的方法依次制备吸收层、介质层和TCO薄膜层，相比于传统制备方法，省略了制备吸收层模板和多次曝光的步骤，采用易于制备的介质层取代形成隔离带的复杂步骤，在不影响效果的前提下简化工艺，使得制备方法简单化，调节更加方便，具有很好的应用和推广价值。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层；所述吸收层包括平铺于所述基底层上，且沿同一方向互相平行排列的第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条；所述第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条完全相同；所述第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条；所述第四矩形条和第五矩形条一端与所述第二矩形条连接，另一端自由；所述第四矩形条和第五矩形条分别与所述第二矩形条具有一相同夹角；所述夹角不等于0°和180°；所述第四矩形条与第一矩形条相离，所述第五矩形条与第三矩形条相离；所述介质层铺于所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条的外表面以及所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条之间间隙的介质层上；所述吸收层厚度大于所述介质层和TCO薄膜层厚度之和；所述第一矩形条与所述基底层边缘之间距离、所述第一矩形条与所述第二矩形条之间距离、所述第二矩形条与所述第三矩形条之间的距离均相等；所述第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路调节电场；所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条均由贵金属材料制成。进一步地，所述第四矩形条和第五矩形条为条状、棒状或者块状。进一步地，所述基底层为ITO玻璃；所述介质层由透明绝缘材料制成。进一步地，所述第四矩形条和第五矩形条分别连接有与所述第二矩形条互相平行的第六矩形条和第七矩形条；所述第六矩形条和第七矩形条完全相同；所述第六矩形条和第七矩形条均由贵金属制成。进一步地，所述单层微纳结构按照矩形周期阵列连接形成阵列结构。进一步地，一种非对称传输信号可调的单层微纳结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1，利用图形发生器设计所述吸收层的图形；步骤2，甩胶：在准备好的基底层上涂覆一层PMMA光刻胶，然后利用电子束曝光方法在涂覆好的PMMA光刻胶上曝光刻蚀步骤1中设计图形中的第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条形状图形，经显影定影后在PMMA光刻胶层上形成第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条形状图形的孔洞；步骤3，镀贵金属：利用物理气相沉积方法在步骤2形成的孔洞内蒸镀贵金属，形成第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条，形成吸收层；步骤4，除胶：利用等离子清洗机除掉步骤2曝光刻蚀后留下的PMMA光刻胶；步骤5，蒸镀：利用物理气相沉积技术在步骤4除胶后的基底层上依次蒸镀二氧化硅和TCO，形成介质层和TCO薄膜层；步骤6，镀电极：在步骤3中形成的第二矩形条和第三矩形条上分别利用纳米焊接技术焊接第一电极和第二电极，即可得到所述的单层微纳结构。进一步地，步骤2中所述PMMA光刻胶为正胶，甩胶厚度为40~60nm。进一步地，所述步骤3中蒸镀为垂直蒸镀，沿基底层平面垂直蒸镀贵金属；步骤5中蒸镀为多次蒸镀，先沿基底层平面垂直蒸镀二氧化硅，然后将基底层沿不同方向倾斜继续蒸镀二氧化硅，使得各矩形条侧面完全蒸镀上二氧化硅即可，形成介质层；在形成的介质层上垂直蒸镀TCO，然后将基底层沿不同方向倾斜继续蒸镀TCO，使得矩形条侧面完全蒸镀上TCO即可，形成TCO薄膜层，即可得到所述的单层微纳结构。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包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层，吸收层由在同一平面内沿同一方向互相平行排列的第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条组成，第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条，形成对称结构。第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条厚度大于介质层和TCO薄膜层厚度之和，第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路调节电场，通过调节外电路电压改变第二矩形条和第三矩形条之间的电场，从而改变第二矩形条右侧TCO薄膜的介电环境。入射光照射本申请实施例微纳结构时所激发的电场分布及强度发生改变，使得第二矩形条两侧具有相同或不同的折射率，产生AT信号，通过调节电压的大小和方向从而达到调节AT信号的目的，本申请实施例结构简单，调节方便，具有很好的应用和推广价值。（2）本申请实施例微纳结构通过调节外电路电压，改变第二矩形条两侧的介电环境，通过控制第二矩形条左右两侧TCO薄膜折射率相对大小，实现结构的手性的反转，从而实现AT信号的反转，探测信号表征范围更广，可用于光信号探测等领域，具有很强的应用价值。（3）本申请实施例微纳结构第四矩形条和第五矩形条分别连接有与第二矩形条互相平行的第六矩形条和第七矩形条，第六矩形条和第七矩形条完全相同。第六矩形条和第七矩形条分别与第一矩形条和第三矩形条互相平行，缩短第二矩形条与第一矩形条和第三矩形条之间的有效距离，提高近场耦合的面积和强度，使得AT信号的调节更加明显。（4）本申请实施例微纳结构的制备方法采用电子束曝光和物理气相沉积的方法依次制备吸收层、介质层和TCO薄膜层，相比于传统制备方法，省略了制备吸收层模板和多次电子束曝光的步骤，采用易于制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，其特征在于：包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层；所述吸收层包括平铺于所述基底层上，且沿同一方向互相平行排列的第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条；所述第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条完全相同；所述第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条；所述第四矩形条和第五矩形条一端与所述第二矩形条连接，另一端自由；所述第四矩形条和第五矩形条分别与所述第二矩形条具有一相同夹角；所述夹角不等于0°和180°；所述第四矩形条与第一矩形条相离，所述第五矩形条与第三矩形条相离；所述介质层铺于所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条的外表面以及所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条之间间隙的介质层上；所述吸收层厚度大于所述介质层和TCO薄膜层厚度之和；所述第一矩形条与所述基底层边缘之间距离、所述第一矩形条与所述第二矩形条之间距离、所述第二矩形条与所述第三矩形条之间的距离均相等；所述第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路调节电场；所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条均由贵金属材料制成。...

【技术特征摘要】
1.一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，其特征在于：包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层；所述吸收层包括平铺于所述基底层上，且沿同一方向互相平行排列的第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条；所述第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条完全相同；所述第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条；所述第四矩形条和第五矩形条一端与所述第二矩形条连接，另一端自由；所述第四矩形条和第五矩形条分别与所述第二矩形条具有一相同夹角；所述夹角不等于0°和180°；所述第四矩形条与第一矩形条相离，所述第五矩形条与第三矩形条相离；所述介质层铺于所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条的外表面以及所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条之间间隙的介质层上；所述吸收层厚度大于所述介质层和TCO薄膜层厚度之和；所述第一矩形条与所述基底层边缘之间距离、所述第一矩形条与所述第二矩形条之间距离、所述第二矩形条与所述第三矩形条之间的距离均相等；所述第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路调节电场；所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条均由贵金属材料制成。2.根据权利要求1所述的单层微纳结构，其特征在于：所述第四矩形条和第五矩形条为条状、棒状或者块状。3.根据权利要求1所述的单层微纳结构，其特征在于：所述基底层为ITO玻璃；所述介质层由透明绝缘材料制成。4.根据权利要求2所述的单层微纳结构，其特征在于：所述第四矩形条和第五矩形条分别连接有与所述第二矩形条互相平行的第六矩形条和第七矩形条；所述第六矩形条和第七矩形条完全相同；所述第六矩形条和第七矩形条均由贵金属制成。5.根据权利要求1所述的单层微纳结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文静，
申请(专利权)人：西安柯莱特信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61