一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器制造技术

本发明专利技术提供一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器，包括，基板，所述基板上设置有过渡层，所述过渡层上设置有若干个均布的圆孔，所述过渡层上方设置有与所述过渡层形状高度相同的第一层、第二层以及第三层，所述第一层、第二层以及第三层上均开设有与所述过渡层上圆孔位置对应的圆孔；所述过渡层、第一层以及第二层的圆孔内依次设置有第一纳米柱、第二纳米柱以及第三纳米柱；其吸收效果好，这种具有超表面结构的超宽带完美吸收体，在光伏，辐射冷却，光检测，隐身和机械操纵中具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器
本专利技术涉及电磁超材料
，特别是，涉及一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器。
技术介绍
近几十年来，电磁超材料迅速成为国内外研讨的热点。电磁超材料的是一种非自然且具备特殊性质的人造材料。经过改动单元构造的参数，可能获得自然材料所没有的物理性质，例如左手性质。电磁超材料在高定向天线、雷达、聚焦微束、电磁波隐身、卫星通讯等方面具有不错的应用前景。超材料单元结构的不同决定了其性能的差异，例如改动超材料的介电常数或是磁导率，能够达到扭曲电磁波的目的。其中人们最熟知的超材料便是左手材料，这种材料具备负的介电常数和负的磁导率。运用这些特性可以获得完美透镜或是达成逆多普勒效应等。当入射光照到吸收器的表面时，能最大程度的被吸收器吸收到内部而不是反射出去，同时吸收器能让吸收进吸收器内部的光的能量完全耗损在吸收器里，这便是吸收器对光的完美吸收。我们可以通过改动超材料的结构参数，进而获得这种不可思议的完美吸收器。随着科技的逐步发展，新型超材料吸收器已经成为了一大研究重点。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中超材料吸收器吸收范围不够广、吸收效果不好的缺陷，从而提供一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器，包括，基板，所述基板上设置有过渡层，所述过渡层上设置有若干个均布的圆孔，所述过渡层上方设置有与所述过渡层形状高度相同的第一层、第二层以及第三层，所述第一层、第二层以及第三层上均开设有与所述过渡层上圆孔位置对应的圆孔；所述过渡层、第一层以及第二层的圆孔内依次设置有第一纳米柱、第二纳米柱以及第三纳米柱。作为本专利技术所述一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器的一种优选方案，其中：所述基板材料为二氧化硅，所述过渡层设置为光致抗蚀剂，所述第一层设置为硅，所述第二层设置为铬，所述第三层设置为铝。作为本专利技术所述一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器的一种优选方案，其中：所述第一纳米柱材料为硅，所述第二纳米柱设置为铬，所述第三纳米柱设置为铝。作为本专利技术所述一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器的一种优选方案，其中：所述圆孔直径为160nm，所述圆孔的高度为71nm，所述圆孔横向与纵向分别阵列设置，所述阵列周期为250nm。作为本专利技术所述一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器的一种优选方案，其中：所述第三层上方设置有入射光，所述入射光角度范围设置在0°-70°。作为本专利技术所述一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器的一种优选方案，其中：所述入射光波长范围设置在400nm-1800nm。作为本专利技术所述一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器的一种优选方案，其中：吸收性能采用时域有限差分法进行计算优化。作为本专利技术所述一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器的一种优选方案，其中：所述波长为550nm时吸收率最大为0.998。作为本专利技术所述一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器的一种优选方案，其中：所述入射光角度为0°时，所述入射光波长在400nm-1800nm的波长带处平均吸收率为0.970，所述入射光角度在60°与70°时，平均吸收率分别为0.931、0.851。本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的完美吸收器可以通过双光束干涉光刻技术以及随后的溅射镀膜沉积工艺制造，有利于大面积制造；该吸收器在400nm至1800nm的波长范围内，平均吸收率为0.961，即使入射角达到70°，其吸收效果也很好；这种具有超表面结构的超宽带完美吸收体，在光伏，辐射冷却，光检测，隐身和机械操纵中具有重要的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术所提供的的完美吸收器的部分结构示意图；图2为本专利技术所提供的的完美吸收器的纵向剖面示意图；图3为本专利技术提供的完美吸收器在不同入射角下的理论吸收光谱；图4为(a)仅在过渡层上嵌入硅柱、(b)仅在过渡层上嵌入铬柱、(c)在过渡层和第一层内依次嵌入硅和铬、(d)本专利技术提供的完美吸收器的吸收光谱；图5(a)，(c)和(e)为沿纳米柱的直径在400nm，890nm和1590nm的波长处切割的xz平面中的电场侧视图；(b)，(d)和(f)为xy平面中分别沿Si，Cr和Al纳米柱中心切开的电场的顶视图；图6(a)为完美吸收器的制备过程；(b)为过渡层结构的扫描电镜照片；(c)为制造的吸收器滤波器的不同入射角下测得的吸收光谱与在自然白光环境下样品的照片；具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。实施例1本实施例提供了一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器(MSPA)，如图1-2所示，包括基板101，基板101上设置有过渡层102，过渡层102上设置有若干个均布的圆孔102b，圆孔102b沿横向与纵向分别阵列设置，过渡层102上方设置有与过渡层102形状高度相同的第一层103、第二层104以及第三层105，第一层103、第二层104以及第三层105上均开设有与过渡层102上圆孔102b位置对应的圆孔102b；过渡层102、第一层103以及第二层104的圆孔102b内依次设置有第一纳米柱102a、第二纳米柱103a以及第三纳米柱104a。基板101材料为二氧化硅，过渡层102设置为光致抗蚀剂(PMMA)，第一层103设置为硅，第二层104设置为铬，第三层105设置为铝；第一纳米柱102a材料为硅，第二纳米柱103a设置为铬，第三纳米柱104a设置为铝。本实施例中，将圆孔102b的直径和高度分别设为d和h，阵列的周期为p，然后依次将三层具有相同高度h的硅，铬和铝沉积到整个结构上，以便将三组纳米柱嵌入圆孔102b中。理论上完美吸收器的吸收性能是使用时域有限差分法计算和优化的，将参数优化设置为d＝160nm，h＝71nm和p＝250nm，第三层105上方设置有入射光，入射光角度范围设置在0°-70°，入射光波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器，其特征在于：包括，/n基板(101)，所述基板(101)上设置有过渡层(102)，所述过渡层(102)上设置有若干个均布的圆孔(102b)，所述过渡层(102)上方设置有与所述过渡层(102)形状高度相同的第一层(103)、第二层(104)以及第三层(105)，所述第一层(103)、第二层(104)以及第三层(105)上均开设有与所述过渡层(102)上圆孔(102b)位置对应的圆孔(102b)；/n所述过渡层(102)、第一层(103)以及第二层(104)的圆孔(102b)内依次设置有第一纳米柱(102a)、第二纳米柱(103a)以及第三纳米柱(104a)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器，其特征在于：包括，
基板(101)，所述基板(101)上设置有过渡层(102)，所述过渡层(102)上设置有若干个均布的圆孔(102b)，所述过渡层(102)上方设置有与所述过渡层(102)形状高度相同的第一层(103)、第二层(104)以及第三层(105)，所述第一层(103)、第二层(104)以及第三层(105)上均开设有与所述过渡层(102)上圆孔(102b)位置对应的圆孔(102b)；
所述过渡层(102)、第一层(103)以及第二层(104)的圆孔(102b)内依次设置有第一纳米柱(102a)、第二纳米柱(103a)以及第三纳米柱(104a)。


2.根据权利要求1所述的一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器，其特征在于：所述基板(101)材料为二氧化硅，所述过渡层(102)设置为光致抗蚀剂，所述第一层(103)设置为硅，所述第二层(104)设置为铬，所述第三层(105)设置为铝。


3.根据权利要求2所述的一种基于三重米氏共振的超宽带超表面完美吸收器，其特征在于：所述第一纳米柱(102a)材料为硅，所述第二纳米柱(103a)设置为铬，所述第三纳米柱(104a)设置为铝。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海涛，钱沁宇，樊莉，王钦华，丁强，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32