[发明专利]一种宽带可调谐完美吸收器的制备方法及完美吸收器

说明书

本发明公开了一种宽带可调谐完美吸收器的制备方法及完美吸收器，该方法包括：S1、在基片上沉积第一层相变薄膜；S2、在第一层相变薄膜上沉积一层透明介质薄膜；S3、在透明介质薄膜上沉积第二层相变薄膜；S4、在第二层相变薄膜上放置一层阳极氧化铝纳米结构模板；S5、在阳极氧化铝纳米结构模板上沉积一层金属薄膜；S6、移除阳极氧化铝纳米结构模板；S7、刻蚀第二层相变薄膜；S8、移除金属薄膜，得到完美吸收器。本发明通过利用相变材料的晶态和非晶态显著光学对比度对完美吸收器的吸收特性进行调节，拓展了器件的功能；采用全介质结构设计，避免了金属结构容易腐蚀的缺点，拓展了器件的应用范围；同时可实现300～800nm波段的完美吸收。

技术领域

本发明涉及吸波器技术领域，具体涉及一种宽带可调谐完美吸收器的制备方法及完美吸收器。

背景技术

紫外-可见波段的完美吸收器由于在消除杂散光、空间探测、成像、光热转换等领域具有重大应用前景而获得了广泛研究。研究人员提出了各种不同波段及宽带吸收器结构[Opt.Lett.38,2247-2249(2013)；ACS Photonics 1,618-624(2014)；Opt.Express 26,5686(2018)]。但当前的吸收器研究大多采用不透光的金属薄膜作为全反射层，从而降低透过损耗。然而，所采用的金属材料不耐腐蚀，这极大地限制了吸收器的应用范围。尽管申请号为201711129345.7的中国专利提出了一种全介质的宽带完美吸收器，但其制备过程需要复杂的激光光刻、电子束光刻、离子束光刻等加工手段，这导致器件的制备流程复杂，加工难度大且难以实现批量化、大面积的结构制造。另外，所设计的完美吸收器结构固定后，其吸收特性固定，无法再调节，这也限制了完美吸收器在其它领域的应用。因此，突破现有的结构体系，设计具有非金属结构且可大面积制造的紫外-可见波段宽带可调谐完美吸收器是目前面临的一个挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种宽带可调谐完美吸收器的制备方法及完美吸收器，实现全介质的结构设计，其制备工艺简单，无需复杂的光刻手段、成本低廉且可大面积制造。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种宽带可调谐完美吸收器的制备方法，包括以下步骤：

S1、在基片上沉积第一层相变薄膜；

S2、在所述第一层相变薄膜上沉积一层透明介质薄膜；

S3、在所述透明介质薄膜上沉积第二层相变薄膜；

S4、在所述第二层相变薄膜上放置一层阳极氧化铝(AAO)纳米结构模板；

S5、在所述阳极氧化铝(AAO)纳米结构模板上沉积一层金属薄膜；

S6、移除所述阳极氧化铝(AAO)纳米结构模板；

S7、刻蚀所述第二层相变薄膜；

S8、移除所述金属薄膜，得到完美吸收器。

作为本发明的进一步改进，所述第一层相变薄膜和第二层相变薄膜的厚度均为1nm～10μm。

作为本发明的进一步改进，所述第一层相变薄膜和第二层相变薄膜是由Ge、Sb、Te、In和Ag组成的化合物，包括GeTe、Sb₂Te、Sb₇₀Te₃₀、Sb₂Te₃、Ge₁Sb₄Te₇、Ge₂Sb₂Te₅和AgInSbTe。

作为本发明的进一步改进，所述透明介质薄膜包括SiO₂、ZnS、ZnS-SiO₂、ITO和Si₃N₄，所述金属薄膜包括Al、Cr、Au、Cu、Fe、Mg和Ag。