本发明专利技术提供一种具有亚波长结构的超宽带吸波器，其包括：衬底；位于所述衬底之上的反射层；位于所述反射层之上的第一吸收层；位于所述第一吸收层之上的第二吸收层；其中，所述第一吸收层为薄膜结构，并且所述第二吸收层具有由锗锑碲合金形成的亚波长结构。本发明专利技术还提供制备本发明专利技术的吸波器的方法。本发明专利技术还提供本发明专利技术的具有亚波长结构的超宽带吸波器或者本发明专利技术的方法制得的具有亚波长结构的超宽带吸波器在光电器件中的应用。本发明专利技术的吸波器既具有高的光吸收效率又具有宽的吸收带。本发明专利技术的吸波器不依赖入射电磁波的偏振状态，对于TE波、TM波以及非偏振光，均能实现完美吸收。本发明专利技术的吸波器对于大角度入射的电磁波，也能保持较高的吸收率。高的吸收率。高的吸收率。
【技术实现步骤摘要】
具有亚波长结构的超宽带吸波器及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于微纳加工领域。具体地，本专利技术涉及具有亚波长结构的超宽带吸波器及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]理想的电磁波吸波器对于某一波段的电磁波有着近乎完美的吸收能力，电磁波吸波器也可称为黑体吸波器，其在太阳能光伏、电磁隐身、光探测、光催化和光调制器等方面显示出了极高的应用价值。超表面是具有亚波长厚度的人工微纳结构，可以改变入射电磁波的振幅、相位以及偏振态等性质。
[0003]近年来，超表面因其强大的光场调控能力而受到人们的关注，成为制备新型电磁波完美吸波器的理想候选方案。然而，受限于现有的微纳加工方法以及材料选择的局限性，目前的超表面完美吸波器面临光吸收效率与吸收带宽无法同时获得的困难。Landy N I,Sajuyigbe S,Mock J J,et al.Perfect metamaterial absorber[J].Physical review letters,2008,100(20):207402，以及Liu X,Starr T,Starr A F,et al.Infrared spatial and frequency selective metamaterial with near
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unity absorbance[J].Physical review letters,2010,104(20):207403等文献报道的超材料完美吸波器分别在吉赫兹与红外波段实现了完美吸收，但因吸收带范围较窄，限制了其实际应用。Lin H,Sturmberg B C P,Lin K T,et al.A 90
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nm
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thick graphene metamaterial for strong and extremely broadband absorption of unpolarized light[J].Nature Photonics,2019,13(4):270
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276等文献报道的超材料完美吸波器实现了宽波段完美吸收，但其平均吸收率低于90％，光吸收效率有待提高。
[0004]因此，目前急需一种既具有高的光吸收效率又具有宽的吸收带的吸波器。
技术实现思路
[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有亚波长结构的超宽带吸波器，其既具有高的光吸收效率又具有宽的吸收带。本专利技术的另一目的在于提供制备本专利技术的吸波器的方法。本专利技术的又一目的在于提供本专利技术的吸波器在光电器件中的应用。
[0006]本专利技术的上述目的是通过如下技术方案实现的。
[0007]在本专利技术的上下文中，术语“亚波长结构的尺寸”是指亚波长结构上两点之间连线的距离，如最大尺寸为亚波长结构上的最远两点之间的连线距离。
[0008]术语“四重旋转对称性的图案”是指亚波长结构单元绕垂直于样品表面且通过结构单元中心的对称轴旋转90
°
后与原结构重合的图案。
[0009]第一方面，本专利技术提供一种具有亚波长结构的超宽带吸波器，其包括：
[0010]衬底；
[0011]位于所述衬底之上的反射层；
[0012]位于所述反射层之上的第一吸收层；
[0013]位于所述第一吸收层之上的第二吸收层；
[0014]其中，所述第一吸收层为薄膜结构，并且所述第二吸收层具有由锗锑碲合金形成的亚波长结构。
[0015]本申请的专利技术人出乎意料地发现，当由锗锑碲合金形成本专利技术的亚波长结构时，可以同时实现高吸收率与宽吸收波段。
[0016]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述亚波长结构为凸起的微纳结构，且所述微纳结构的横截面具有四重旋转对称性的图案。
[0017]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述图案选自圆形、方形和十字交叉图形中的一种或几种。
[0018]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述亚波长结构的周期为100纳米
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1000纳米，优选600
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800纳米，更优选750纳米。
[0019]本专利技术对亚波长结构的周期没有特别的限定，一般为100纳米
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1000纳米。当亚波长结构的周期小于100纳米时，因线宽过窄而难以加工；而当亚波长结构的周期大于1000纳米时，结构单元特征尺寸大于可见光波长，超出超表面调控光场能力范围，导致吸收率降低。
[0020]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述亚波长结构的厚度为50纳米
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300纳米，优选130纳米
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170纳米。
[0021]本专利技术对亚波长结构的厚度没有特别的限定，一般为50纳米
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300纳米。当亚波长结构的厚度小于50纳米时，造成吸收效率过低；而当亚波长结构的厚度大于300纳米时，造成样品制备过程中溶脱困难。
[0022]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述亚波长结构的尺寸为50纳米
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900纳米。
[0023]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述衬底选自硅、石英和PDMS中的一种或几种。在本专利技术的具体实施方案中，支撑衬底可以通过商业途径获得，其为置于其上的结构提供支撑。衬底可以为硅、石英等刚性衬底，也可以是PDMS等柔性衬底。
[0024]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述衬底的厚度为200微米
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1000微米，更优选500微米。
[0025]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述反射层由铬、银和铝中的一种或几种形成。
[0026]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述反射层的厚度为20纳米
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150纳米。
[0027]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述第一吸收层由二氧化硅、氮化硅、二氧化钛和锗锑碲中的一种或几种形成。
[0028]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述第一吸收层的厚度为50纳米
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350纳米。
[0029]优选地，在本专利技术所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器中，所述第一吸收层的层数为1
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10，其中每层的厚度可以相同，也可以不同。
[0030]第二方面，本专利技术提供一种制备本专利技术的具有亚波长结构的超宽带吸波器的方
法，其包括如下步骤：
[0031](1)在衬底上形成反射层；
[0032](2)在所述反射层之上形成第一吸收层；
[0033](3)在所述第一吸收层之上形成第二吸收层；
[0034]其中，所述第一吸收层为薄膜结构，并且所述第二吸收层具有由锗锑碲合金形成的亚波长结构。
[0035]第三方面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有亚波长结构的超宽带吸波器，其包括：衬底；位于所述衬底之上的反射层；位于所述反射层之上的第一吸收层；位于所述第一吸收层之上的第二吸收层；其中，所述第一吸收层为薄膜结构，并且所述第二吸收层具有由锗锑碲合金形成的亚波长结构。2.根据权利要求1所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器，其中，所述亚波长结构为凸起的微纳结构，且所述微纳结构的横截面具有四重旋转对称性的图案。3.根据权利要求2所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器，其中，所述图案选自圆形、方形和十字交叉图形中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器，其中，所述亚波长结构的周期为100纳米
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1000纳米，优选600
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800纳米，更优选750纳米。5.根据权利要求1所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器，其中，所述亚波长结构的厚度为50纳米
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300纳米，优选130纳米
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170纳米。6.根据权利要求1所述的具有亚波长结构的超宽带吸波器，其中，所述亚波长结构的尺寸范围为50纳米
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900纳米。7.根据权利要求1所述的具有亚波长结构的超...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，李晨圣，潘如豪，耿广州，郭海明，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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