一種低成本大面積薄膜超吸收體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于微納光子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種低成本大面積薄膜超吸收體及其制備方法。該方法基于廣泛使用的鍍膜和熱退火方法，制備出整體形貌可控的金屬顆粒陣列或微納網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)作為三層或五層薄膜型人造特異材料超吸收體的耦合微納天線，其為可以實(shí)現(xiàn)可見到紅外波段的超吸收薄膜。該制備方法擺脫了昂貴且復(fù)雜的電子刻蝕工藝，可大面積低成本制作。該工藝操作簡(jiǎn)單，并且能與各種襯底兼容，在太陽(yáng)能收集，熱能循環(huán)，光化學(xué)催化增強(qiáng)，薄膜光電子器件等領(lǐng)域具有廣泛的商用前景。
【專利說明】一種低成本大面積薄膜超吸收體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納光子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低成本大面積薄膜超吸收體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高效率，波段可調(diào)節(jié)的電磁波吸收材料對(duì)雷達(dá)防護(hù)，光子收集，熱能循環(huán)，真空散熱等領(lǐng)域十分重要。如何實(shí)現(xiàn)輕巧且大面積的薄膜吸收材料是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。近年來光學(xué)特異材料在薄膜超吸收體方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但是絕大多數(shù)人造特異薄膜材料均基于成本昂貴的微納電子束刻蝕技術(shù)。然而由于這些制作技術(shù)本身的限制，特異材料超吸收體很難大面積制作并發(fā)展相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用。2012年，文獻(xiàn)報(bào)道了兩種技術(shù)打破了這一瓶頸。第一種技術(shù)利用具有多孔結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極氧化鋁薄膜作為鍍膜的掩膜模版[I]。通過這些微納孔陣列鍍金屬結(jié)構(gòu)，從而將與該孔陣互補(bǔ)的納米金屬島結(jié)構(gòu)制作于基底頂層。另一種技術(shù)直接將化學(xué)合成的金屬顆粒旋涂到基底表面，從而擺脫了電子束刻蝕制備頂層金屬結(jié)構(gòu)的限制[2]。但是這兩種技術(shù)仍然有其局限性。例如陽(yáng)極氧化鋁膜和旋涂式操作依然不適合超大面積制備的需求；制備高質(zhì)量的陽(yáng)極氧化鋁掩膜或者化學(xué)合成金屬顆粒都需要特殊的專業(yè)技術(shù)。因此低成本且大面積地制作薄膜超吸收體對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)而言依然是個(gè)技術(shù)難題。
[0003][I] B.Yu, et.al.Light-management in ultra-thin polythiophene filmsusing plasmonic monopole nanoantennas, App1.Phys.Lett.101, 151106 (2012).[2]A.Moreau, et.al.ControlIed-reflectance surfaces with film-coupledcolloidal nanoantennas, Nature 492, 86 (2012)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種低成本且大面積的薄膜超吸收體及其制備方法，其基于工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的鍍膜和熱退火制備工藝，方法簡(jiǎn)單易行、成本低廉，并且適于大面積應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明中提供了一種低成本大面積的薄膜超吸收體，該超吸收體包括襯底和在襯底上形成的薄膜，薄膜由連續(xù)金屬膜層、介質(zhì)隔離層和不連續(xù)金屬膜層組成；介質(zhì)隔離層位于連續(xù)金屬膜層和不連續(xù)金屬膜層之間；不連續(xù)金屬膜層指的是互不相連的納米金屬島或者是互相連接的金屬微納網(wǎng)；其中:
所述襯底選自玻璃，娃片或柔性襯底中的一種；
所述連續(xù)金屬膜層厚度為50 nm以上；所述介質(zhì)隔離層厚度為5nm-200 nm ；
所述不連續(xù)金屬膜層標(biāo)稱厚度為1-50 nm。
[0006]本發(fā)明中，所述薄膜為三層或五層薄膜結(jié)構(gòu)。
[0007]當(dāng)薄膜為三層薄膜結(jié)構(gòu)時(shí)，所述襯底上可直接附著連續(xù)金屬膜層或者不連續(xù)金屬 膜層；這樣的三層薄膜結(jié)構(gòu)就形成了薄膜特異材料超吸收體的基本結(jié)構(gòu)(如圖1所示)。當(dāng)襯底上直接附著不連續(xù)金屬膜層時(shí)，采用的襯底為高透射襯底；其中透射率在70%以上的玻璃和柔性有機(jī)聚合物襯底被認(rèn)為是高透射襯底；
因此圖1 (a)所示的三層結(jié)構(gòu)頂層為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不連續(xù)金屬膜層，由于其本身具有良好的導(dǎo)電性，因此圖1 (a)所示的三層結(jié)構(gòu)具備了兩個(gè)電極，可以進(jìn)一步開發(fā)薄膜光電子器件。
[0008]當(dāng)薄膜為五層薄膜結(jié)構(gòu)時(shí)，所述高透射襯底上直接附著不連續(xù)金屬膜層，從而呈現(xiàn)不連續(xù)金屬膜層-介質(zhì)隔離層-連續(xù)金屬膜層-介質(zhì)隔離層-不連續(xù)金屬膜層結(jié)構(gòu)。這樣的五層薄膜結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了雙面的薄膜光學(xué)超吸收體。其中透射率在70%以上的玻璃和柔性有機(jī)聚合物襯底被認(rèn)為是高透射襯底；
本發(fā)明中，所述連續(xù)金屬膜層或不連續(xù)金屬膜層為銀膜、金膜、鋁膜、鈀膜、鎢膜或銅膜中的任一種；所述介質(zhì)隔離層可以為透明非吸收介質(zhì)或弱吸收介質(zhì)，選自A1203、SiO2,HfO2, SiNx, TiO2, ZnO或者高分子材料中的任一種。
[0009]本發(fā)明中，我們可以將非吸收或弱吸收介質(zhì)隔離層換成半導(dǎo)體吸收薄膜(例如有機(jī)物光伏材料，半導(dǎo)體納米晶體層)，也可以在超吸收結(jié)構(gòu)的頂層直接覆蓋半導(dǎo)體納米薄膜或者顆粒，從而有助于增強(qiáng)這些薄膜的光學(xué)吸收和載流子分離效率。
[0010]本發(fā)明還提出了一種低成本大面積的方法來制作三層薄膜結(jié)構(gòu)的超吸收體，該吸收體通過在襯底上先鍍連續(xù)金屬膜底層，然后鍍介質(zhì)隔離層，最后在頂層鍍不連續(xù)金屬膜層；或者通過先在高透射襯底上鍍不連續(xù)金屬膜層，然后鍍介質(zhì)隔離層，再在頂層鍍連續(xù)金屬膜層而得到。
[0011]本發(fā)明還提供一種方法來制作基于五層薄膜的超吸收體結(jié)構(gòu)，其通過先在高透射襯底上鍍不連續(xù)金屬膜層，然后鍍介質(zhì)隔離層，再依次鍍連續(xù)金屬膜層，介質(zhì)隔離層和不連續(xù)金屬膜層而得到。
[0012]本發(fā)明中，連續(xù)金屬膜層和較厚的介質(zhì)隔離層(40-200 nm)采用磁控濺射法、熱蒸發(fā)法或者電子束蒸發(fā)法制備，而較薄的介質(zhì)隔離層(5-40 nm)則通過化學(xué)氣相沉積，原子層沉積，或者分子束外延來制作。
[0013]本發(fā)明中，不連續(xù)金屬膜層為互不相連的納米金屬島或者互相連接的金屬微納網(wǎng)，納米金屬島中金屬納米粒層的金屬顆粒直徑為5-200nm， 厚度為5_50nm。二者分別通過以下方法獲得；第一種為直接鍍金屬薄膜，其標(biāo)稱厚度小于金屬成連續(xù)膜的滲濾閾值(其根據(jù)不同設(shè)備和襯底的具體條件有所改變)，從而可以直接形成隨機(jī)的小尺寸(金屬顆粒直徑為5-40nm)納米金屬島；第二種為鍍一層標(biāo)稱厚度大于滲透閾值的金屬膜，然后經(jīng)過高溫或低熱退火過程形成較大尺寸(金屬顆粒直徑為40-200nm)的納米金屬島；金屬微納網(wǎng)則是通過先鍍標(biāo)稱厚度接近于滲透閾值的金屬膜，然后經(jīng)過低溫?zé)嵬嘶鹛幚韥硇纬伞?br> [0014]本發(fā)明中，如果實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是對(duì)襯底上單層金屬膜進(jìn)行形貌控制，可以采用高溫或低溫?zé)嵬嘶鸸に嚕徊煌饘俨牧系臒嵬嘶饻囟炔煌?，以銀膜為例，此時(shí)高溫退火工藝如下:將熱爐溫度設(shè)定為300°C以上，加熱時(shí)間10分鐘以上；考慮到某些金屬的熱氧化特性，對(duì)于銀，鋁，銅等金屬膜，需要在加熱爐內(nèi)通入氮?dú)夥乐寡趸?金膜不需要)。
[0015]如果襯底上鍍了連續(xù)金屬膜，連續(xù)介質(zhì)層和不連續(xù)金屬膜，高溫退火會(huì)引起所有膜層的形貌變化。而連續(xù)金屬膜和介質(zhì)隔離層的形貌變化是實(shí)現(xiàn)超吸收體結(jié)構(gòu)不允許的，因此對(duì)襯底上多層膜或者整個(gè)超吸收體進(jìn)行形貌控制時(shí)需要低溫?zé)嵬嘶鸸に?。不同金屬材料的熱退火溫度不同，以銀膜為例，進(jìn)行低溫?zé)嵬嘶鸬墓に嚾缦?將熱爐溫度設(shè)定為70?120°C，加熱時(shí)間10?120分鐘。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易行、成本低廉、不需要昂貴的電子束技術(shù)、可大面積制作薄膜吸收體。本發(fā)明得到的薄膜超吸收體結(jié)構(gòu)，在太陽(yáng)能收集，熱能循環(huán)，光化學(xué)催化增強(qiáng)，薄膜光電子器件等領(lǐng)域具有廣泛的商用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1給出了兩種三層超吸收體結(jié)構(gòu)的截面掃描電子顯微鏡圖像(SEM): (a)是玻璃襯底上依次附著連續(xù)銀鏡-SiO2介質(zhì)隔離層-頂層銀納米網(wǎng)結(jié)構(gòu)；(b)是玻璃襯底上依次附著不連續(xù)銀納米島-Al2O3介質(zhì)隔離層-連續(xù)銀鏡。
[0018]圖2描述了玻璃襯底/銀鏡/SiO2介質(zhì)層/規(guī)則納米顆粒組成的三層超吸收體結(jié)構(gòu):(a)表層圓形金屬顆粒的SEM圖；(b)該超吸收體結(jié)構(gòu)的吸收譜。
[0019]圖3描述了玻璃襯底/銀鏡/SiO2介質(zhì)層/不規(guī)則形狀的納米島組成的三層超吸收體結(jié)構(gòu):(a)表層不規(guī)則形狀銀納米島的SEM圖；(b)該超吸收體結(jié)構(gòu)的吸收譜。
[0020]圖4描述了玻璃襯底/銀鏡/SiO2介質(zhì)層/不連續(xù)納米網(wǎng)組成的三層超吸收體結(jié)構(gòu):(a)白光照射下，圖1 (a)所示的三層超吸收體樣品的照片；(b)該超吸收體結(jié)構(gòu)的吸收譜。
[0021]圖5描述了玻璃襯底/銀納米島/Al2O3介質(zhì)層/銀鏡組成的三層超吸收體結(jié)構(gòu):Ca)玻璃襯底上直接濺射形成的規(guī)則銀納米島的SEM圖；(b)該超吸收體結(jié)構(gòu)的光學(xué)吸收
-1'TfeP曰。
[0022]圖6描述了玻璃襯底/空間漸變銀納米島/Al2O3介質(zhì)層/銀鏡組成的三層超吸收體結(jié)構(gòu):(a)白光照射下，空間漸變超吸收結(jié)構(gòu)的照片；(b)玻璃襯底上直接濺射形成的漸變銀納米島的SEM圖；(C)漸變吸收體結(jié)構(gòu)的光學(xué)吸收對(duì)于空間位置的依賴性。
[0023]圖7玻璃襯底/銀納米島/Al2O3介質(zhì)層/銀鏡/SiO2介質(zhì)層/銀納米島組成的五層超吸收體結(jié)構(gòu):(a)玻璃襯底上直接濺射形成的銀納米島的SEM圖，標(biāo)尺是50 nm ； (b)在SiO2上直接鍍的銀膜的SEM，標(biāo)尺是200 nm ; (c)低溫退火后，SiO2上面的金屬膜形態(tài)的SEM,標(biāo)尺是200 nm；(d)玻璃襯底一側(cè)的超吸收體的吸收譜；(e)空氣一側(cè)超吸收體的吸收譜。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1:玻璃襯底/銀鏡/SiO2介質(zhì)層/規(guī)則納米顆粒
(I)以玻璃基底為襯底，在磁控濺射設(shè)備中鍍100 nm厚的平整Ag膜，在此之上濺射90nm SiO2 膜。
[0025](2)在Ag/Si02膜上繼續(xù)濺射標(biāo)稱厚度為6 nm的銀膜，由于厚度遠(yuǎn)小于滲透閾值，實(shí)際膜層并沒有形成連續(xù)平整膜，而是隨機(jī)的規(guī)則形狀的銀納米島。
[0026](3)圖2 (b)是測(cè)量得到的光學(xué)吸收譜，結(jié)果顯示該吸收體的吸收峰值達(dá)到了 70%以上，并且吸收在可見光波段具有寬譜性質(zhì)。
[0027]實(shí)施例2:玻璃襯底/銀鏡/SiO2介質(zhì)層/不規(guī)則納米顆粒
(I)以玻璃基底為襯底，在磁控濺射設(shè)備中鍍100 nm厚的平整Ag膜，在此之上濺射90nm SiO2 膜。
[0028](2)在Ag/Si02膜上繼續(xù)濺射標(biāo)稱厚度為9 nm的銀膜，由于厚度略小于滲透閾值，所以實(shí)際膜層并沒有形成連續(xù)平整膜，而是形成了的金屬納米粒，顆粒之間的空氣間隙遠(yuǎn)小于圖2中所示的結(jié)構(gòu)。
[0029](3)圖3 (b)是測(cè)量得到的光學(xué)吸收譜，結(jié)果顯示該三層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 100%的光學(xué)吸收，并且超高吸收在可見光和近紅外波段具有超寬譜特征。
[0030]實(shí)施例3:玻璃襯底/銀鏡/SiO2介質(zhì)層/銀納米網(wǎng)
(O以玻璃基底為襯底，在磁控濺射設(shè)備中鍍100 nm厚的平整Ag膜，在此之上繼續(xù)濺身寸90 nm SiO2膜。
[0031](2)在Ag/Si02膜上繼續(xù)濺射標(biāo)稱厚度為12 nm的銀膜，由于厚度大于滲透閾值，雖然實(shí)際膜層并沒有形成連續(xù)平整膜，但是所形成表面形態(tài)已經(jīng)不再是分立的銀納米島，而是互相連接的銀納米網(wǎng)，如圖1 (a)所示。該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)配合底層連續(xù)金屬膜可以方便地作為光電器件的兩個(gè)電極進(jìn)行應(yīng)用。
[0032](3)圖4 Ca)是白光照射下，對(duì)樣品拍攝的照片。該照片呈現(xiàn)了較深的顏色，而只有微弱的藍(lán)光被吸收體反射，說明了可見光部分的強(qiáng)烈吸收。
[0033](4)圖4 (b)是測(cè)量得到的光學(xué)吸收譜，結(jié)果顯示該三層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 100%的光學(xué)吸收，并且超高吸收在可見光具有超寬譜特征。
[0034](5)圖1 (a)所示的頂層銀納米網(wǎng)的形貌，可以進(jìn)一步通過使用低溫退火工藝(70 - 120°C)，在惰性氣氛下，加熱10 - 120分鐘來實(shí)現(xiàn)對(duì)其結(jié)構(gòu)形貌，尺寸，分布等參數(shù)的緩慢精細(xì)調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)超吸收的峰值位置和超吸收的帶寬。
[0035]實(shí)施例4:玻璃襯底/銀納米島/Al2O3介質(zhì)層/銀鏡
(I)以玻璃基底為襯底，在磁控濺射設(shè)備中直接濺射3.2 nm的銀膜，由于厚度遠(yuǎn)小于滲透閾值，實(shí)際膜層并沒有形成連續(xù)平整膜，而是隨機(jī)的規(guī)則形狀銀納米島，如圖5 (a)所示。
[0036](2)然后通過原子沉積法形成厚度為10 nm的Al2O3介質(zhì)層薄膜,最后鍍100 nm厚的銀鏡。如圖1 (b)所示，在該翻轉(zhuǎn)后的三層結(jié)構(gòu)中，高質(zhì)量的介質(zhì)層和連續(xù)銀膜呈現(xiàn)出與金屬島一致的形態(tài)，從而形成了碗狀的超吸收結(jié)構(gòu)。另外，該結(jié)構(gòu)可以保證金屬顆粒的化學(xué)穩(wěn)定性，從而可以提高待開發(fā)器件的工作壽命和對(duì)惡劣工作環(huán)境的容忍度。
[0037](3)圖5 (b)是測(cè)量得到的光學(xué)吸收譜，結(jié)果顯示該三層結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)95%以上的光學(xué)吸收峰值，并且由于顆粒具有一定的尺寸分布，所以所實(shí)現(xiàn)的高吸收在可見光區(qū)呈現(xiàn)出寬譜特征。
[0038](4)為了克服滲透閾值的限制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒尺寸的進(jìn)一步增加，可以采用了高溫?zé)嵬嘶鸸に?300-600°C)對(duì)標(biāo)稱厚度高于滲透閾值的銀膜進(jìn)行處理。高溫退火首先可以將連續(xù)金屬膜或者互相連接的納米網(wǎng)轉(zhuǎn)化分立的金屬島，由于標(biāo)稱厚度的增加，所形成的顆粒會(huì)具有較大的直徑(40-200 nm)，這些大尺寸金屬島可以進(jìn)一步將超吸收波段延伸至近紅外甚至中紅外。
[0039]實(shí)施例5:玻璃襯底/尺寸漸變銀納米島/ Al2O3介質(zhì)層/銀鏡
(O不同于實(shí)施例4中的制作技術(shù)，我們這里采用傾斜磁控濺射的方式定向沉積3.2nm的銀膜于玻璃襯底之上。由于濺射粒子束的高度方向性，實(shí)際金屬膜層的局部厚度呈現(xiàn)出對(duì)于空間位置的依賴性。[0040](2)我們進(jìn)一步在漸變金屬膜的上面通過原子沉積法形成厚度為10 nm的Al2O3介質(zhì)薄膜，最后鍍100 nm厚的銀鏡。圖6 (a)是白光照射下所制作的漸變超吸收體的照片，其顯示了明顯并且連續(xù)的顏色變化。圖6 (b)描畫了不連續(xù)金屬膜的形態(tài)對(duì)于空間位置的依賴性，即當(dāng)空間位置遠(yuǎn)離粒子束中心時(shí)，局部膜厚減小，從而形成更小尺寸的金屬島。
[0041](3)圖6 (C)為漸變?nèi)龑映战Y(jié)構(gòu)的光學(xué)吸收譜，結(jié)果首先證明了該三層漸變結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)90%的光學(xué)吸收。另外隨著局部顆粒尺寸的增加，超吸收的峰值位置在可見光區(qū)產(chǎn)生了明顯的紅移，所以該結(jié)構(gòu)可以直接作為超薄且高效的吸收型波長(zhǎng)漸變?yōu)V光片，并與微型光譜儀進(jìn)行集成。
[0042]實(shí)施例6:玻璃襯底/銀納米島/ Al2O3介質(zhì)層/銀鏡/SiO2介質(zhì)層/銀納米島
(I)以玻璃基底為襯底，在磁控濺射設(shè)備中直接濺射3.2 nm的銀膜，由于厚度遠(yuǎn)小于滲
透閾值，實(shí)際膜層并沒有形成連續(xù)平整膜，而是隨機(jī)的規(guī)則形狀銀納米島，如圖7 (a)所示。
[0043](2然后通過原子沉積法形成厚度為10 nm的Al2O3介質(zhì)層薄膜,最后鍍100 nm厚的銀鏡。
[0044](3)以銀鏡為襯底繼續(xù)加鍍20 nm SiO2介質(zhì)薄膜和標(biāo)稱厚度為15 nm的銀膜，由于該厚度超過了滲透閾值，所以形成了具有納米孔的不連續(xù)金屬網(wǎng)，如圖7 (b)所示。
[0045](4)經(jīng)過進(jìn)一步的低溫退火(200°C)，表層的納米網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉至⒌慕饘偌{米島，如圖7 (c)所示。由于底部金屬顆粒被多層覆蓋，所以該低溫退火過程并沒有對(duì)其產(chǎn)生明顯影響。
[0046](5)圖7 (d)和(e)是該雙面吸收體結(jié)構(gòu)兩側(cè)的吸收譜，其證明了該結(jié)構(gòu)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)可見光波段的100%的吸收峰值以及紅外區(qū)的67%的吸收峰值。
[0047](6)上層紅外吸收體的波長(zhǎng)可以通過控制膜厚以及退火溫度來進(jìn)一步調(diào)節(jié)，增加金屬顆粒尺寸可以使超吸收峰紅移，反之亦然。更大的顆粒需要標(biāo)稱厚度更大的金屬膜，并且需要更高的退火溫度將納米網(wǎng)轉(zhuǎn)化成分立的金屬島。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本大面積薄膜超吸收體，其特征在于:該超吸收體包括襯底和在襯底上 形成的薄膜，薄膜由連續(xù)金屬膜層、介質(zhì)隔離層和不連續(xù)金屬膜層組成；介質(zhì)隔離層位于連續(xù)金屬膜層和不連續(xù)金屬膜層之間；所述不連續(xù)金屬膜層是互不相連的納米金屬島或者是互相連接的金屬微納網(wǎng)；其中: 所述襯底選自玻璃，娃片或柔性襯底中的一種； 所述連續(xù)金屬膜層厚度為50 nm以上；所述介質(zhì)隔離層厚度為5-200 nm ； 所述不連續(xù)金屬膜層標(biāo)稱厚度為1-50 nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本大面積薄膜超吸收體，其特征在于:所述薄膜為三層或五層薄膜結(jié)構(gòu)；當(dāng)薄膜為三層時(shí)，所述襯底上依次附著連續(xù)金屬膜層-介質(zhì)隔離層-不連續(xù)金屬膜層；或者在高透射襯底上依次附著不連續(xù)金屬膜層-介質(zhì)隔離層-連續(xù)金屬膜層；當(dāng)所述薄膜為五層時(shí)，在所述高透射襯底上依次附著不連續(xù)金屬膜層-介質(zhì)隔離層-連續(xù)金屬膜層-介質(zhì)隔離層-不連續(xù)金屬膜層，形成雙面薄膜超吸收體結(jié)構(gòu)；其中高透射襯底為透射率在70%以上的玻璃和柔性有機(jī)聚合物襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低成本大面積薄膜超吸收體，其特征在于:所述連續(xù)金屬膜層或不連續(xù)金屬膜層為銀膜、金膜、鋁膜、鈀膜、鎢膜或銅膜中的任一種；所述介質(zhì)隔離層為非吸收或弱吸收介質(zhì)，選自A1203、SiO2, MgF2, HfO2, SiNx, TiO2, ZnO或者高分子材料中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低成本大面積薄膜超吸收體，其特征在于:所述介質(zhì)隔離層為半導(dǎo)體吸收薄膜，選自有機(jī)物光伏材料或半導(dǎo)體納米晶體層中任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本大面積薄膜超吸收體，其特征在于:在所述超吸收體的頂層覆蓋光催化金屬顆粒、熒光體或者半導(dǎo)體薄膜。
6.一種低成本大面積薄膜超吸收體的制備方法，其特征在于，其通過在襯底上 按順序分別鍍連續(xù)金屬膜層、介質(zhì)隔離層和不連續(xù)金屬膜層而制備得到特定結(jié)構(gòu)的超吸收體；其中連續(xù)金屬膜層以及厚度在40-200 nm以上的介質(zhì)隔離層采用磁控濺射法、熱蒸發(fā)法或者電子束蒸發(fā)法之一來制備；厚度為5-40 nm的介質(zhì)隔離層通過化學(xué)氣相沉積、原子層沉積，或者分子束外延制作來制備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述不連續(xù)金屬膜層為互不相連 的納米金屬島時(shí)，金屬顆粒直徑為5-200 nm，厚度為5-50 nm ;其中:直徑為5_40 nm的小尺寸納米金屬島通過直接鍍標(biāo)稱厚度小于滲濾閾值，即剛好變成連續(xù)金屬膜的標(biāo)稱厚度的金屬層得到；直徑為40-200 nm的大尺寸金屬島通過對(duì)標(biāo)稱厚度為10-50 nm連續(xù)金屬膜進(jìn)行低溫或者高溫?zé)嵬嘶鸪绦蛱幚韺?shí)現(xiàn)形貌控制獲得；所述不連續(xù)金屬膜層為互相連接的金屬微納網(wǎng)時(shí)，其通過先鍍標(biāo)稱厚度接近于滲透閾值的連續(xù)金屬膜，再對(duì)連續(xù)金屬膜進(jìn)行低溫退火實(shí)現(xiàn)形貌控制獲得。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于:對(duì)襯底上直接附著的單層連續(xù)金屬膜層進(jìn)行形貌控制時(shí)，使用低溫或者高溫?zé)嵬嘶鸪绦颍划?dāng)熱退火對(duì)已在襯底上鍍有多層膜的連續(xù)金屬膜層進(jìn)行形貌控制時(shí)，采用低溫?zé)嵬嘶鸪绦颉?br> 【文檔編號(hào)】B32B33/00GK103568441SQ201310503747
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】甘巧強(qiáng), 江素華, 劉愷 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)