[发明专利]一种微纳器件及其制备方法

说明书

本申请红外技术领域，特别是涉及一种微纳器件及其制备方法。目前实现等离激元材料在特定红外波段辐射的器件通常采取的方案，限制了器件的实用特性。本申请提供了一种微纳器件，包括衬底，所述衬底上设置有有机半导体二极管器件，所述有机半导体二极管器件包括相对设置的导电氧化物电极和金属电极，所述导电氧化物电极和所述金属电极之间设置有功能层，在第一方向上，所述功能层包括电子传输层、有机半导体层和空穴传输层，所述第一方向为由所述导电氧化物电极指向所述金属电极的方向，所述金属电极上设置有微纳结构。快速、可靠地在已制备的基于等离激元的红外吸收器件上实现红外吸收能力对可见光敏感。

技术领域

本申请红外技术领域，特别是涉及一种微纳器件及其制备方法。

背景技术

随着科学发展和技术的进步，红外技术在军事和民用方面得到越来越广泛的应用，如红 外隐身、军事成像、医疗检测、辐射制冷等。然而由于传统红外吸收材料在材料、结构等方 面的限制，使得红外器件的吸收波长、吸收峰宽度、幅度、偏振等特性都相对固定，难以针 对实际应用背景实现设计调控。而对于微纳结构，基于等离激元共振及FP腔谐振等效应，通 过改变器件的材料，结构和尺寸，可以改变器件的红外吸收与辐射特性，甚至在同一器件基 础上实现不同的红外应用，加强可调控微纳红外辐射器件研究对于军事侦察、红外隐身、夜 间成像、医疗检测、节能环保等方面具有重大意义。目前研发的基于等离激元效应的红外吸 收器件的红外吸收与辐射特性研究主要集中在改变器件尺寸与结构方面，通过再设计、再加 工静态地改变微纳器件的红外吸收特性，难以满足实时动态调控红外吸收特性的需求，例如 在多变环境下，红外隐身要求器件与背景环境热辐射通量一致，热辐射调控则要求器件辐射 率随温度变化实时变化，为了实现微纳红外器件测自发调控，需要器件等离激元特性随外界 环境发生相应变化。在金属纳米结构中，表面等离激元共振特性与金属介电函数直接相关， 同时，与系统外部环境的介电函数也相关，因此动态调节金属微纳结构的等效介电函数或环 境介电函数都可以实现微纳红外器件的实时调控。

目前开展的实时调控技术主要包括：1、磁可调介质超材料，铁氧体作为一种亚铁磁性金 属氧化物，在外加电场下可以发生铁磁共振，实现负磁导率，从而实现微纳器件的磁调控；2、 电可调介质超材料，通过外加电场实现石墨烯费米能级调控或通过外加电场调控液晶材料排 列状态(液晶材料通电时排列有秩序，不通电时排列混乱)实现微纳器件磁调控；3、温度可 调介质超材料，在微纳器件引入相变材料，典型的如VO2，其在371K以下表现为电介质特 性，高于371K时表现出金属特性，相变温度附近介电函数发生剧烈变化，从而实现微纳器 件温度调控；4、力学可调介质超材料，对器件进行拉伸或弯折，改变金属单元间耦合效应， 从而实现微纳器件力学调控。

为了实现特定波段红外辐射的窄带吸收，突破传统材料难以设计调控的问题，具有等离 激元效应的超材料被广泛应用于微纳红外吸收器件。目前基于等离激元效应的红外吸收器件 强烈依赖于通过结构的人工设计实现电磁参数的调控，这造成超材料结构的电磁特性有特定 的频带范围和幅值，超过这个范围，电磁特性会减弱，如果需要改变器件的红外吸收特性， 必须重新设计制造超材料的结构才能获得满足要求的电磁特性，限制了器件的实用特性。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于目前实现动态调控等离激元材料和器件通常采取的方案，改变材料金属微纳结构的 等效介电常数，动态调节器件外部环境的介电函数，动态调节结构中的耦合效应。为了实现 特定波段红外辐射的窄带吸收，突破传统材料难以设计调控的问题，具有等离激元效应的超 材料被广泛应用于微纳红外吸收器件。目前基于等离激元效应的红外吸收器件强烈依赖于通 过结构的人工设计实现电磁参数的调控，这造成超材料结构的电磁特性有特定的频带范围和 幅值，超过这个范围，电磁特性会减弱，如果需要改变器件的红外吸收特性，必须重新设计 制造超材料的结构才能获得满足要求的电磁特性，限制了器件的实用特性。本申请提供了一 种微纳器件及其制备方法。

2.技术方案