本發(fā)明專利技術(shù)公開一種可在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料。通過將超材料的諧振單元移離其中心位置,并旋轉(zhuǎn)一個角度，改變其對于電磁波的透過特性。使得原本的偶極子變成四偶極子，共振得到增強,使其在近紅外波段中形成一個尖銳的高品質(zhì)因數(shù)的法諾共振，從而增強對近紅外光的吸收。本發(fā)明專利技術(shù)可應(yīng)用于光電池、慢光、傳感、非線性及光開關(guān)等領(lǐng)域。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種近紅外波吸收材料。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的近紅外波吸收器通常是基于一種單一尺寸等離子體諧振結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的單一頻段的共振吸收，以及基于兩種及以上不同尺寸的復(fù)雜等離子體諧振結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的兩個及以上分立頻段的共振吸收。這類吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜、尺寸面積有限且制作成本高，使得這類吸收器難以有效推廣應(yīng)用。有的研究者通過組合不同共振頻段的共振單元以獲得多個吸收頻帶從而展寬吸收帶寬，但卻進一步增加了制作工藝的難度和降低了生產(chǎn)的可重復(fù)性，限制了此類吸收器的實用性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料。為實現(xiàn)本專利技術(shù)目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種可在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料，包括介質(zhì)層和金屬層，以及形狀相同的諧振子A和諧振子B；所述介質(zhì)層材料選自硅、二氧化硅或鍺，厚度為20納米至10微米；所述介質(zhì)層(覆蓋于金屬層上方，其材料選自Al、Ag、Au、Cu或Ni，厚度為20納米至10微米；所述諧振子A和諧振子B形成于介質(zhì)層的上表面，其材料選自Al、Ag、Au、Cu或Ni，高度為1納米至1微米；所述諧振子A和諧振子B均為柱體；所述諧振子A和諧振子B在介質(zhì)層上表面投影圖形的中心點關(guān)于介質(zhì)層上表面的中心點對稱；所述諧振子A和諧振子B在介質(zhì)層上表面投影圖形的中心點的連線所在的直線記為x軸；所述諧振子A在介質(zhì)層上表面投影圖形的對稱軸記為線段K1；所述諧振子B在介質(zhì)層上表面投影圖形的對稱軸記為線段K2；線段K1垂直于x軸，線段K1與線段K2夾角為α，α＞0°。進一步，所述諧振子A和諧振子B在介質(zhì)層上表面投影圖形的中心點分別記為Oa和Ob，介質(zhì)層上表面的中心點為x軸的o點；Oa點與o點的連線記為L1,Ob點與o點的連線記為L2；L1的取值范圍為50納米至200納米，L2＝L1。進一步，所述金屬層的上下表面為矩形，其邊長范圍是寬度為1微米至2厘米；所述介質(zhì)層的上下表面為矩形，其邊長范圍是寬度在1微米至2厘米；所述諧振子A的上下底面均為大小相同的橢圓，所述線段K1為橢圓的長軸；K1的長度范圍為20納米至1微米；所述諧振子B的上下底面均為大小相同的橢圓，所述線段K2為橢圓的長軸；K2的長度范圍為20納米至1微米。值得說明的是，本專利技術(shù)通過將超材料的諧振單元移離其中心位置,并旋轉(zhuǎn)一個角度，改變其對于電磁波的透過特性。使得原本的偶極子變成四偶極子，共振得到增強,使其在近紅外波段中形成一個尖銳的高品質(zhì)因數(shù)的法諾共振，從而增強對近紅外光的吸收。本專利技術(shù)的技術(shù)效果是毋庸置疑的，其結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生法諾共振，從而增強電磁波收效果，可用于增強光電池的光電轉(zhuǎn)換能力以及調(diào)控器件對電磁波的吸收能力。對近紅外波的吸收效果，通過實施例得到驗證。本專利技術(shù)可應(yīng)用于光電池、慢光、傳感、濾波器、非線性及光開關(guān)等領(lǐng)域。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實施例的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1器件的俯視圖；圖3為圖1器件的生產(chǎn)工藝流程圖；圖4為本專利技術(shù)的實施方式示意圖；圖5為本專利技術(shù)的實施方式示意圖；圖6為驗證實施例所涉及產(chǎn)品的技術(shù)效果的實驗方法示意圖；圖7為實施例所涉及產(chǎn)品的技術(shù)效果示意圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)作進一步說明，但不應(yīng)該理解為本專利技術(shù)上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本專利技術(shù)上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本專利技術(shù)的保護范圍內(nèi)。參見圖1，一種可在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料，包括介質(zhì)層1和金屬層2，以及形狀相同的諧振子A和諧振子B；實施例中，在，玻璃襯底上形成金屬層2，玻璃襯底材料為玻璃、厚度為2微米、寬為1微米、長為1微米；金屬層2材料為金、厚度為200納米、寬為600納米、長為600納米；所述介質(zhì)層1形成于金屬層2上表面，其材料為二氧化硅、厚度為100納米、寬為600納米、長為600納米；所述諧振子A和諧振子B形成于介質(zhì)層1的上表面，其材料為金、高度為50納米；參見圖2，所述諧振子A和諧振子B形狀相同，均為橢圓柱體(即上下表面均為相同形狀和尺寸的橢圓)；介質(zhì)層1上表面為一個矩形，其長度為600納米的對稱軸記為x軸；所述諧振子A和諧振子B在介質(zhì)層1上表面投影圖形的中心點即為橢圓的中心，分別記為Oa和Ob，介質(zhì)層1上表面的中心點為x軸的o點；Oa和Ob均位于x軸上(即所述諧振子A和諧振子B在介質(zhì)層2上表面投影圖形的中心點的連線為x軸)。Oa點與o點的連線記為L1,Ob點與o點的連線記為L2；L1的取值范圍為50到200納米，實施例中，取值為100納米，L2＝L1。所述諧振子A在介質(zhì)層1上表面投影圖形的對稱軸記為線段K1；實施例中，線段K1為橢圓的長軸；K1的長度為300納米；所述諧振子B在介質(zhì)層1上表面投影圖形的對稱軸記為線段K2；實施例中，線段K2為橢圓的長軸；K2的長度為300納米；線段K1垂直于x軸，線段K1與線段K2夾角為α，α＝20°。值得說明的是，參見圖2諧振子B可以看作是從初始位置B0旋轉(zhuǎn)20°到達(dá)位置B，初始位置B0和諧振子A的位置A是關(guān)于軸對稱的。參見圖4，本專利技術(shù)涉及的器件可以用常規(guī)方法制造，其結(jié)構(gòu)通過材料生長工藝實現(xiàn),包括電子束蒸發(fā)、金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀、氣相外延生長、分子束外延技術(shù)；所述的諧振單元陣列通過干法或者濕法刻蝕工藝實現(xiàn),包括電子束曝光、聚焦離子束曝光、反應(yīng)離子束刻蝕等。為驗證本實施例所涉及產(chǎn)品的技術(shù)效果，參見圖6，采用的實驗方法是將一束單位強度的平面光垂直入射于器件表面，通過測量透過器件的透射光光強與反射回器件的反射光光強，計算得到器件的吸收率。在測量透射和反射光強時，利用半透半反鏡以及相同的光強接收器，設(shè)置對照組，以消除器件以及外界帶來的測量誤差。實驗結(jié)果如圖7所示(其中：實線為實驗組、虛線為對照組)可以發(fā)現(xiàn)，本實施例所涉及的器件能夠增強320太赫茲到350太赫茲波段的電磁波的吸收。在峰值334.5太赫茲，可實現(xiàn)99.8％的吸收。參見圖5，除了橢圓底面形狀的共振子，還可以是三角形或圓形或矩形底面的共振子。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種可在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材料，其特征在于:包括介質(zhì)層(1)和金屬層(2)，以及形狀相同的諧振子A和諧振子B；所述介質(zhì)層(1)材料選自硅、二氧化硅或鍺，厚度為20納米至10微米；所述介質(zhì)層(1)覆蓋于金屬層(2)上方，其材料選自Al、Ag、Au、Cu或Ni，厚度為20納米至10微米；所述諧振子A和諧振子B形成于介質(zhì)層(1)的上表面，其材料選自Al、Ag、Au、Cu或Ni，高度為1納米至1微米；所述諧振子A和諧振子B均為柱體。所述諧振子A和諧振子B在介質(zhì)層(1)上表面投影圖形的中心點關(guān)于介質(zhì)層(1)上表面的中心點對稱；所述諧振子A和諧振子B在介質(zhì)層(1)上表面投影圖形的中心點的連線所在的直線記為x軸；所述諧振子A在介質(zhì)層(1)上表面投影圖形的對稱軸記為線段K1；所述諧振子B在介質(zhì)層(1)上表面投影圖形的對稱軸記為線段K2；線段K1垂直于x軸，線段K1與線段K2夾角為α，α＞0°。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種可在近紅外波段利用法諾共振增強吸收的不對稱超材
料，其特征在于:包括介質(zhì)層(1)和金屬層(2)，以及形狀相同的
諧振子A和諧振子B；
所述介質(zhì)層(1)材料選自硅、二氧化硅或鍺，厚度為20納米
至10微米；
所述介質(zhì)層(1)覆蓋于金屬層(2)上方，其材料選自Al、Ag、
Au、Cu或Ni，厚度為20納米至10微米；
所述諧振子A和諧振子B形成于介質(zhì)層(1)的上表面，其材料
選自Al、Ag、Au、Cu或Ni，高度為1納米至1微米；
所述諧振子A和諧振子B均為柱體。所述諧振子A和諧振子B
在介質(zhì)層(1)上表面投影圖形的中心點關(guān)于介質(zhì)層(1)上表面的
中心點對稱；
所述諧振子A和諧振子B在介質(zhì)層(1)上表面投影圖形的中
心點的連線所在的直線記為x軸；
所述諧振子A在介質(zhì)層(1)上表面投影圖形的對稱軸記為線
段K1；
所述諧振子B在介質(zhì)層(1)上表面投影圖形的對稱軸記為線
段K2；
線段K1垂直于x軸...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喻洪麟，方佳文，康治平，何安國，宋茂文，羅軍，張飛，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;85
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。