一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器及其制备方法，该方法包括以下步骤：利用微液滴自组装法制备单层SiO2微球阵列基板；利用电子束真空镀膜仪，设置靶材蒸发入射角和样品台方位角参数，在单层SiO2微球阵列基板上依次沉积Ag

【技术实现步骤摘要】
一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器及其制备方法


[0001]本专利技术属于微纳
，具体涉及一种太赫兹吸收器，特别涉及一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器及其制备方法。

技术介绍

[0002]THz超材料吸收器(Metamaterial Absorbers)是一种对入射电磁波有高吸收率的器件，在红外探测、电磁隐身和传感等领域展现出了广阔的应用前景。在太赫兹技术的发展进程中，设计和制造在太赫兹波段下的调控器件始终占据着十分重要的地位，人们通过改变材料结构和组成来获得一些超常特性的人工材料，其性能超过常规的天然材料。然而，大部分吸收器都是金属
‑
介质
‑
金属结构，这种吸收器的尺寸和形状比较固定，其吸收性能无法根据需求进行动态调节，因此其应用范围受到限制。众多研究人员通过引入VO2相变材料，来实现具有多功能的可调谐THz器件，拓展其应用范围。
[0003]很多研究者通过设计不同的阵列结构，如开口环、谐振腔等来获得某一波段或者多波段的高吸收，但这些结构在制备方法上大都采用模板法、光刻技术等，在设计、制备上均操作复杂。对于常用的微球阵列而言，常用的微球尺寸一般在200nm～10μm，其制备方法为气液自组装和垂直提拉法，操作较为耗时，该类微球制备的阵列吸收器吸收波段位于可见光到中红外波段。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器及其制备方法，该制备过程简单、操作便捷、高效；所制备得到的太赫兹吸收器可具有优异的光吸收性能，能够实现太赫兹波段激光的高吸收；另外，该太赫兹吸收器还可以通过改变环境温度，动态调节吸收器的光学性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)利用微液滴自组装法制备单层SiO2微球阵列基板；
[0007](2)利用电子束真空镀膜仪，设置靶材蒸发入射角和样品台方位角参数，在步骤(1)制备的单层SiO2微球阵列基板上依次沉积Ag
‑
V2O5‑
Ag靶材，沉积完成后，取出基板，获得夹层结构基板；
[0008](3)将步骤(2)获得的夹层结构基板放入高温管式炉中退火即得基于VO2微球阵列的太赫兹吸收器。
[0009]进一步的，步骤(1)具体步骤如下：
[0010](1
‑
1)预处理基板：将玻璃基板切成设备要求所需尺寸的形状，将玻璃基板和培养皿浸泡在食人鱼溶液中加热清洗，待冷却后将玻璃基板和培养皿超声清洗后用氮气吹干；
[0011](1
‑
2)在步骤(1
‑
1)预处理后的玻璃基板上滴加一定配置比例的SiO2微球溶液，然后放在恒温加热台上干燥即得到规则有序排列的单层SiO2微球阵列基板。
[0012]优选的，步骤(1
‑
1)中，食人鱼溶液由体积比为4：1的硫酸和双氧水配制而成。
[0013]优选的，步骤(1
‑
1)的具体步骤为：将玻璃基板切成1.2cm
×
1.2cm的正方形，将玻璃基板浸泡在食人鱼溶液中加热清洗20min，待冷却后将玻璃基板依次用丙酮、酒精和去离子水超声清洗5min后用氮气吹干。
[0014]优选的，步骤(1
‑
2)中，SiO2微球溶液的浓度为2.5wt％，每平方厘米玻璃基板上滴加130μL的SiO2微球溶液。
[0015]优选的，步骤(1
‑
2)中，干燥温度为60℃，干燥时间为20min。
[0016]优选的，步骤(1)中，SiO2微球的直径为30μm。
[0017]优选的，步骤(2)中，设置蒸汽源入射角度θ相对于样品台法线为0
°
，设置样品台方位角为0
°
，在单层SiO2微球阵列基板表面依次以速率为0.1nm/s蒸镀400nmAg纳米层、速率为0.05nm/s蒸镀300nmV2O5纳米层、速率为0.1nm/s蒸镀10nmAg纳米层。
[0018]优选的，步骤(3)中，设置退火温度为540℃，保温时间为5h，升温速率保持在8～10℃/min，退火完成后，取出基板，干燥真空保存。
[0019]本专利技术还提供了一种由上述制备方法制得的基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器，所述太赫兹吸收器的单元结构由四层组成，从底层到顶层依次为二氧化硅微球阵列层、银膜、二氧化钒薄膜层、银膜。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021](1)本专利技术将微液滴自组装技术和电子束沉积技术结合起来，能够有效发挥二者的优势，可以精准检测结构参数，制备过程简单、操作便捷、高效，并利用二氧化钒的相变特性，通过改变器件温度，调节器件在太赫兹波段的吸收性能；
[0022](2)本专利技术制备的太赫兹吸收器具有均匀分布的微球阵列结构，具有优异的光吸收性能，能够实现太赫兹波段激光的高吸收；另外，该太赫兹吸收器是一种新颖的调制吸收器，可以通过改变环境温度，动态调节吸收器的光学性能。
附图说明
[0023]图1是本专利技术太赫兹夹层吸收器的单元结构示意图；
[0024]附图1中：1、银，2、二氧化钒，3、银，4、二氧化硅微球；
[0025]图2是本专利技术太赫兹夹层吸收器的周期结构示意图；
[0026]图3是本专利技术太赫兹夹层吸收器的扫描电子显微镜俯视图；
[0027]图4是本专利技术太赫兹夹层吸收器的扫描电子显微镜侧视图；
[0028]图5是本专利技术在不同温度下的太赫兹吸收光谱图。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图和具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例
[0031]一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器的制备方法，包括以下步骤：
[0032](1)利用微液滴自组装法制备单层SiO2微球阵列基板；
[0033](1
‑
1)用玻璃切割器将玻璃基板切成1.2cm
×
1.2cm的正方形，将玻璃基板浸泡在食人鱼溶液(由体积比为4：1的硫酸和双氧水溶液配制而成)中加热清洗20分钟，待冷却后将玻璃基板依次用丙酮、酒精和去离子水超声清洗5分钟，最后用氮气吹干。
[0034](1
‑
2)通过移液枪在步骤(1
‑
1)预处理后的玻璃基板上滴加一定配置比例的SiO2微球溶液，浓度为2.5wt％，每平方厘米玻璃基板上滴加130μL的SiO2微球溶液，然后放在恒温加热台60℃干燥20min，使微球溶液自由扩散干燥，即可得到规则有序排列的单层SiO2微球阵列基板。从图3中可以看出，所制备得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用微液滴自组装法制备单层SiO2微球阵列基板；(2)利用电子束真空镀膜仪，设置靶材蒸发入射角和样品台方位角参数，在步骤(1)制备的单层SiO2微球阵列基板上依次沉积Ag
‑
V2O5‑
Ag靶材，沉积完成后，取出基板，获得夹层结构基板；(3)将步骤(2)获得的夹层结构基板放入高温管式炉中退火即得基于VO2微球阵列的太赫兹吸收器。2.根据权利要求1所述一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器的制备方法，其特征在于，步骤(1)具体步骤如下：(1
‑
1)预处理基板：将玻璃基板切成设备要求所需尺寸的形状，将玻璃基板浸泡在食人鱼溶液中加热清洗，待冷却后将玻璃基板超声清洗后用氮气吹干；(1
‑
2)在步骤(1
‑
1)预处理后的玻璃基板上滴加一定配置比例的SiO2微球溶液，然后放在恒温加热台上干燥即得到规则有序排列的单层SiO2微球阵列基板。3.根据权利要求2所述一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器的制备方法，其特征在于，步骤(1
‑
1)中，食人鱼溶液由体积比为4：1的硫酸和双氧水配制而成。4.根据权利要求2所述一种基于VO2夹层阵列的太赫兹吸收器的制备方法，其特征在于，步骤(1
‑
1)的具体步骤为：将玻璃基板切成1.2cm
×
1.2cm的正方形，将玻璃基板浸泡在食人鱼溶液中加热清洗20min，待冷却后将玻璃基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩彩芹，黄佳炜，刘正淋，李瑞，段培同，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：