[发明专利]一种多层堆叠的复合结构及电磁波宽波段吸收器

说明书

本发明属于电磁波宽波段吸收器领域，其公开了一种多层堆叠的复合结构及电磁波宽波段吸收器，所述复合结构包括多层上下堆叠设置的氧化铟锡层，多层所述氧化铟锡层的掺杂浓度自底层至顶层逐渐增大；每层所述氧化铟锡层形成有周期性排列的纳米线阵列或者纳米孔阵列，相邻的所述纳米线或者所述纳米孔之间的间距为预定值，且相邻的所述纳米线之间的填空介质为空气。本发明提供的多层堆叠的复合结构及电磁波宽波段吸收器提高了吸收效率及吸收谱谱带宽度，且结构简单，易于制造，灵活性较高，有利于推广应用。

技术领域

本发明属于电磁波宽波段吸收器相关技术领域，更具体地，涉及一种多层堆叠的复合结构及电磁波宽波段吸收器。

背景技术

自从Landy等人在2008年首次提出了一种由金属分裂环谐振器和切割电线组成的近乎完美的单波长超材料吸收器以来，研究人员已经研究制造出各种各样的窄带和宽带超材料吸收器，并且经历了一个快速的发展阶段。由于高的能量转换效率，超材料宽波段吸收器已经在基础研究和装置应用领域吸引了很多注意力，例如选择性热发射器、热成像、太阳能电池、热光伏(TPV)系统和辐射测热计等。

目前，为了实现宽谱吸收，本领域相关技术人员已经做了一些研究，大多数光学完美吸收器都需要非常复杂的结构和巧妙的设计。随着微纳尺度加工技术的快速发展，研究人员已经提出并制造了多种微纳结构来实现宽谱段的吸收，其中光栅和微纳复合结构是最常用的两种表面结构，并且本领域相关技术人员已经对其性质做了大量的研究。然而，现有的光栅和微纳结构主要存在两个主要问题：1.简单光栅的吸收率较小，且吸收率随波长的变化具有较大的波动，且对于入射光比较敏感，实现不了全方向的宽谱吸收；2.为了保证高吸收率，微纳复合结构需要精巧的结构设计，这使得加工的复杂性提高，制造成本较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多层堆叠的复合结构及电磁波宽波段吸收器，其基于现有的电磁波宽波段吸收器的工作特点，研究及设计了一种成本较低的多层堆叠的复合结构及电磁波宽波段吸收器。所述复合结构的每层所述氧化铟锡层形成有周期性排列的纳米线阵列或者纳米孔阵列，使得光子在结构内部可以进行更强的多次反射、衍射和吸收，同时增大了对电磁波的吸附面积，更多的电磁波可以被所述复合结构所捕获，提高了吸收效率。此外，多层所述氧化铟锡层的掺杂浓度自底层至顶层逐渐增大，相邻的所述纳米线或者所述纳米孔之间的间距为预定值，通过参数(如占空比、掺杂浓度、长度、层数等)设置来调控各层纳米线或者纳米孔所具有的ENZ和ENP共振波长的位置来调节强吸收的位置及优化吸收光谱的峰值高度和谱带宽度，减小对入射光的敏感度，增加了谱带宽度，能够实现给定波段下的近乎完美的宽谱吸收。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多层堆叠的复合结构，其适用于电磁波宽波段吸收器，其特征在于：

所述复合结构包括多层上下堆叠设置的氧化铟锡层，多层所述氧化铟锡层的掺杂浓度自底层至顶层逐渐增大；

每层所述氧化铟锡层形成有周期性排列的纳米线阵列或者纳米孔阵列，相邻的所述纳米线或者所述纳米孔之间的间距为预定值，且相邻的所述纳米线之间的填空介质为空气。

进一步地，所述纳米线阵列中的纳米线为圆柱体，且多层所述纳米线阵列中的纳米线的直径均不相同。

进一步地，多层所述纳米线阵列中的纳米线的直径自底层至顶层逐渐增大。

进一步地，多层所述纳米线阵列中的纳米线沿光轴方向的长度均不相同，且其自底层至顶层逐渐减小。

进一步地，多层所述纳米孔阵列中的纳米孔为圆形通孔，同层中的相邻所述纳米孔之间的填充介质为氧化铟锡。

进一步地，每层所述纳米线的占空比相等。

按照本发明的另一个方面，提供了一种电磁波宽波段吸收器，其是由如上所述的多层堆叠的复合结构制成的。