一种宽带超材料吸收体的制作方法

本发明涉及微纳光学器件领域，具体是一种宽带超材料吸收体。

背景技术：

吸收调控是电磁波研究的一个重要方面，吸收体可应用于传感、成像、热辐射源以及太阳能电池等等。但是传统的吸收体存在吸收效率低且吸收带宽难以调控。近年来基于微纳结构超材料吸收体可利用微纳尺度形貌实现电磁波完美吸收，但多数是带宽较窄，最近研究提出边长渐变型微结构超材料宽带吸收体，但是在利用聚焦离子束刻蚀这种渐变型边长宽带吸收体过程时，需要合理设计离子束强度以实现渐变边长结构，这就大大增加了器件制备的复杂性，阻碍了其应用。因此，在实际应用中迫切需要一种基于固定边长多层结构宽带超材料吸收体。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种宽带吸收体，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种宽带超材料吸收体，其特征在于：包括有二氧化硅基底，基底上镀有银膜层，银膜层上交替镀5对三氧化二铝/银膜层，再将此5对三氧化二铝/银膜层刻蚀成正方形微结构。

所述的一种宽带超材料吸收体，其特征在于：刻蚀的多层正方形结构中三氧化二铝层和银层应交替出现。

所述的一种宽带超材料吸收体，其特征在于：5对三氧化二铝/银正方形微结构的边长一致。

所述的一种宽带超材料吸收体，其特征在于：沿上层至基底方向，银微结构层厚度增加，三氧化二铝层厚度减少。

所述的一种宽带超材料吸收体，其特征在于：沿上层至基底方向，银微结构层厚度从70nm增加至150nm，三氧化二铝层厚度从18nm减少至6nm。

宽带平面电磁波（电矢量方向与X轴一致）沿上层向基底方向入射，偏短波长电磁波被束缚在上方相邻银微结构层之间的，而偏长波长电磁波被束缚在下方相邻银微结构层之间，电磁波由于强烈的共振效应产生强吸收，由于不同波长电磁波被束缚在不同的相邻银微结构层之间，最终实现宽带电磁波吸收。结果如图2所示，在3.8微米至5.7微米光谱范围内吸收率大于0.95。

本发明的优点在于宽带范围内实现了高效吸收，而且上下微结构层的宽度一致以降低制备过程的复杂性。

附图说明

图1为本发明结构示意图。本宽带吸收体在XY平面内是周期结构，电磁波沿着z方向传播。

图1一个周期单元结构XZ方向示意图；p=800nm, w=560nm, t=400nm, t₁=150nm, t₂=130nm, t₃=110nm, t₄=90nm, t₅=70nm, h₁=6nm, h₂=9nm, h₃=12nm, h₄=15nm, h₅=18nm。

图2 本超材料结构获得的吸收光谱，在3.8微米至5.7微米光谱范围内吸收率大于0.95。

具体实施方式

一种宽带吸收体，包括有二氧化硅基底，基底上镀有银膜层，银膜层上交替镀5对三氧化二铝/银膜层，再将此5对三氧化二铝/银膜层刻蚀成正方形微结构。（如图1所示）图1一个周期单元结构XZ方向示意图；p=800nm, w=560nm, t=400nm, 银微结构层厚度从下到上依次为 t₁=150nm, t₂=130nm, t₃=110nm, t₄=90nm, t₅=70nm;三氧化二铝层厚度从下到上依次为 h₁=6nm, h₂=9nm, h₃=12nm, h₄=15nm, h₅=18nm。

刻蚀的多层正方形结构中三氧化二铝层和银层应交替出现。

5对三氧化二铝/银正方形微结构的边长一致。

宽带平面电磁波（电矢量方向与X轴一致）沿上层向基底方向入射，偏短波长电磁波被束缚在上方相邻银微结构层之间的，而偏长波长电磁波被束缚在下方相邻银微结构层之间，电磁波由于强烈的共振效应产生强吸收，由于不同波长电磁波被束缚在不同的相邻银微结构层之间，最终实现宽带电磁波吸收。结果如图2所示，在3.8微米至5.7微米光谱范围内吸收率大于0.95。