中紅外波段寬頻帶周期吸波材料的制作方法
【專利摘要】中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，屬于功能材料與器件【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明包括底層金屬薄膜和置于底層金屬薄膜上的圖形化諧振吸波層，其特征在于，所述諧振吸波層至少包括兩個重疊的諧振層，每個諧振層包括介質(zhì)層和金屬層，各諧振層的介質(zhì)層材料的介電常數(shù)值依次增高或降低。本發(fā)明通過將多個諧振層中的寬頻帶吸收峰疊加的設(shè)計方式，極大的擴展了吸收峰的帶寬，能夠在給定的波段獲取更多的入射波能量。
【專利說明】中紅外波段寬頻帶周期吸波材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料與器件【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及紅外周期吸波結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于紅外偽裝、紅外點陣成像、紅外輻射能量調(diào)控以及紅外光電器件等多個領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]周期性完美吸波結(jié)構(gòu)(Perfect absorber)是近年來從電磁超材料(Electromagnetic metamaterial)衍生出的一種新型電磁結(jié)構(gòu)器件。這種周期吸波結(jié)構(gòu)利用超材料的諧振特性:入射電場與金屬陣列單元產(chǎn)生電諧振，并且在上下平行的兩層金屬間感應(yīng)出反向平行電流，導(dǎo)致入射磁場與感應(yīng)磁場產(chǎn)生磁諧振，從而使得電磁波被有效地局域在單元結(jié)構(gòu)中。根據(jù)等效煤質(zhì)理論，其電磁特性可以用有效介電常數(shù)[ε (ω)]和有效磁導(dǎo)率[μ (ω)]表示。通過對電諧振和磁諧振的合理調(diào)制，可以使得該結(jié)構(gòu)與自由空間
阻抗匹配:
【權(quán)利要求】
1.中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，包括底層金屬薄膜和置于底層金屬薄膜上的圖形化諧振吸波層，其特征在于，所述諧振吸波層至少包括兩個重疊的諧振層，每個諧振層包括介質(zhì)層和金屬層，各諧振層的介質(zhì)層材料的介電常數(shù)值依次增高或降低。
2.如權(quán)利要求1所述的中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，其特征在于，所述圖形化的諧振吸波層為吸波單元陣列，每個吸波單元由5個矩形復(fù)合貼片構(gòu)成，其中，第一、第二矩形復(fù)合貼片為長方形，第三矩形復(fù)合貼片為正方形，吸波單元即由兩個橫向和兩個縱向的矩形貼片圍繞中心正方形貼片構(gòu)成。陣列的橫向、縱向周期長度皆為P，第一、第二矩形復(fù)合貼片的邊長分別為L1和L2，第三矩形復(fù)合貼片的邊長為L3，其中，4μm≤P ≤ 6μπι,1.5um≤L1≤2um, 1.2um≤L2≤ 1.6 μ m, 1.3 μ m ≤ L3 ≤ L 8 u m，曰 L2 ≤ L3 ≤ L1O
3.如權(quán)利要求1所述的中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，其特征在于，共有兩個諧振層，其中，兩個介質(zhì)層的材料分別為Al2O3和Y2O3,或者Al2O3和MgF2,或者Al2O3和ZnS，或者Y2O3 和 ZnS，或者 Y2O3 和 ZnSe。
4.如權(quán)利要求1所述的中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，其特征在于，共有三個諧振層，其中，三個介質(zhì)層的材料分別為MgF2、Al2O3和Y2O3,或者MgF2、Al2O3和ZnS，或者A1203、Y2O3 和 ZnS。
5.如權(quán)利要求1所述的中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，其特征在于，所述金屬層的材料為金、銀或者招。
6.如權(quán)利要求1所述的中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，其特征在于，金屬薄膜為厚度IOOnm的連續(xù)Al薄膜，其上為兩個諧振層結(jié)構(gòu)，下層諧振層中的介質(zhì)為厚度IOOnm的Y2O3薄膜，其介電常數(shù)實部為3.21，上層諧振層中的介質(zhì)為厚度150nm的Al2O3薄膜，其介電常數(shù)實部為2.28，且兩諧振層中的金屬貼片層厚度皆為50nm，陣列的橫向、縱向周期皆為Ρ=4.7 μ m,諧振單元內(nèi)貼片尺寸 L1=L 7 μ m, L2=L 5 μ m, L3=L 6 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，其特征在于，金屬薄膜為厚度IOOnm的連續(xù)Al薄膜，其上為兩個諧振層結(jié)構(gòu)，下層諧振層中的介質(zhì)為厚度IOOnm的Al2O3薄膜，其介電常數(shù)實部為2.28，上層諧振層中的介質(zhì)為厚度150nm的MgF2薄膜，其介電常數(shù)實部為1.75，并且兩諧振層中的金屬貼片層厚度皆為50nm，陣列的橫向、縱向周期皆為P=4.7 μ m,諧振單元內(nèi)貼片尺寸L1=L 7 μ m, L2=L 5 μ m, L3=L 6 μ m。
8.如權(quán)利要求1所述的中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，其特征在于，金屬薄膜為厚度IOOnm的連續(xù)金屬Al薄膜，其上為三層的諧振層結(jié)構(gòu)，下層諧振層中的介質(zhì)為厚度150nm的MgF2薄膜,其介電常數(shù)實部為1.75,中層諧振層中的介質(zhì)為厚度IOOnm的Al2O3薄膜，其介電常數(shù)實部為2.28，上層諧振層中的介質(zhì)為厚度150nm的Y2O3薄膜，其介電常數(shù)實部為3.21，并且三個諧振層中的金屬貼片層厚度皆為50nm，陣列的橫向、縱向周期皆為Ρ=4.7 μ m,諧振單元內(nèi)貼片尺寸 L1=L 7 μ m, L2=L 5 μ m, L3=L 6 μ m。
9.如權(quán)利要求1所述的中紅外波段寬頻帶周期吸波材料，其特征在于，所述圖形化的諧振吸波層的圖形為吸波單元陣列，每個吸波單元由3個矩形復(fù)合貼片構(gòu)成，3個矩形復(fù)合貼片皆為正交方式設(shè)置，其中，第一矩形復(fù)合貼片為正方形，第二、第三矩形復(fù)合貼片皆為長方形，且第二、第三矩形復(fù)合貼片全等但長邊相互垂直，第一、第二矩形復(fù)合貼片的中點處于同一條陣列行線，第一、第三矩形復(fù)合貼片的中點處于同一條陣列列線；第一矩形復(fù)合貼片到第二矩形復(fù)合貼片的距離與第一矩形復(fù)合貼片到第三矩形復(fù)合貼片的距離相等，陣列的橫向、縱向周期長度皆為P，第二、第三矩形復(fù)合貼片的邊長分別為LI和L2，第一矩形復(fù)合貼片的邊長為 L3，4 um≤P≤6um, 1.5um≤L1≤2um, 1.2um≤L2≤1.6 μ m,.1.3 μ m ≤ L3 ≤ 1.8 μ m，且 L2 < L3 < L10
【文檔編號】G02B5/00GK103913788SQ201310590795
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】鄧龍江, 張楠, 周佩珩, 陳良, 謝建良 申請人:電子科技大學(xué)