柔性电调控红外吸收超构器件及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115508925A(43)申请公布日2022.12.23(21)申请号202110628724.0(22)申请日2021.06.07(71)申请人南京大学地址210093江苏省南京市鼓楼区汉口路22号(72)发明人彭茹雯王牧王嘉楠熊波李成尧侯本颀陈超为刘雨(74)专利代理机构江苏斐多律师事务所32332专利代理师向妮(51)Int.Cl.G02B5/00(2006.01)G02F1/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称柔性电调控红外吸收超构器件及其制备方法(57)摘要本发明公开一种柔性电调控红外吸收超构器件，包括自下而上依次布置的柔性支撑层、反射层、相变材料层和超构结构层；其中，支撑层为柔性云母薄片，其厚度为5～100μm；反射层为金属纳米薄膜，其厚度为60～1000nm；相变材料层为光学性质可动态变化的相变材料薄膜，其厚度为50～500nm；超构结构层为超薄金属纳米圆盘阵列，其厚度为10～100nm，超薄金属纳米圆盘阵列由亚波长的金属纳米圆盘构成，能够在中红外波段激发表面等离激元共振。进一步的，本发明还提供这种器件的制备方法。本发明所公开的柔性电调控红外吸收超构器件的光学响应可以通过外加电流的变化而被动态调控，并对中红外光吸收率具有较大的调节范围。CN115508925ACN115508925A权利要求书1/1页1.一种柔性电调控红外吸收超构器件，其特征在于，包括自下而上依次布置的柔性支撑层、反射层、相变材料层和超构结构层；所述支撑层为柔性云母薄片，其厚度为5～100μm；所述反射层为金属纳米薄膜，其厚度为60～1000nm；所述相变材料层为光学性质可动态变化的相变材料薄膜，其厚度为50～500nm；所述超构结构层为超薄金属纳米圆盘阵列，其厚度为10～100nm，所述超薄金属纳米圆盘阵列由亚波长的金属纳米圆盘构成，能够在中红外波段激发表面等离激元共振。2.如权利要求1所述的柔性电调控红外吸收超构器件，其特征在于，所述柔性云母薄片为通过机械剥离法制备的人工合成氟金白云母片。3.如权利要求1所述的柔性电调控红外吸收超构器件，其特征在于，所述反射层为金纳米薄膜、银纳米薄膜、铝纳米薄膜中的任意一种。4.如权利要求1所述的柔性电调控红外吸收超构器件，其特征在于，所述相变材料层为二氧化钒或锗锑碲合金材料薄膜。5.如权利要求1所述的柔性电调控红外吸收超构器件，其特征在于，所述金属纳米圆盘的直径为200～600nm，厚度为10～100nm。6.如权利要求1所述的柔性电调控红外吸收超构器件，其特征在于，所述金属纳米圆盘以二维正方格子排列，排列周期为300～1000nm。7.如权利要求1所述的柔性电调控红外吸收超构器件，其特征在于，所述金属纳米圆盘的材料为金、银、铝、镁中的任意一种。8.如权利要求7所述的柔性电调控红外吸收超构器件，其特征在于，所述金属纳米圆盘的材料为金。9.一种方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至8任意一项所述的柔性电调控红外吸收超构器件，包括以下步骤：提供一种柔性云母薄片；在所述柔性云母薄片上制备反射层；在所述金纳米薄膜上制备相变材料层；通过电子束刻蚀或紫外光刻工艺在所述相变材料层上制备超薄金属纳米圆盘阵列，以形成超构结构层。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述柔性云母薄片通过机械剥离法制备；通过磁控溅射技术在柔性云母薄片上沉积金属纳米材料薄膜制得反射层；通过高温退火氧化法在所述金纳米薄膜上生长相变材料薄膜制得相变材料层。2CN115508925A说明书1/5页柔性电调控红外吸收超构器件及其制备方法技术领域[0001]本发明属于动态光学超构器件及柔性光学器件领域，具体涉及一种基于电调控柔性相变材料的柔性电调控红外吸收超构器件。背景技术[0002]相变材料(如二氧化钒材料、锗锑碲合金材料)为动态可调控光学超构器件的设计提供了重要的实现方案。基于其在相变过程中光学性质的显著变化，超构器件的光学响应可以受到外部激励的作用而动态地变化。然而，相变材料的使用往往需要较高的退火温度。例如：锗锑碲合金材料(如Ge2Sb2Te5，Ge3Sb2Te6等)的重无定形化(reamorphization)过程需要超过800K的温度，而二氧化钒(VO2)材料的制备也通常需要在超过723K的温度条件下对样品进行高温退火处理。由于高温稳定性的要求，上述光学相变材料通常只能被设计在如玻璃片、硅片、石英片或蓝宝石片等无机刚性材料上，这显著限制了相变材料在柔性光学超构器件中的应用。[0003]在过去二十年中，柔性光学超构器件得到了快速地发展。基于柔性衬底的在机械力作用下可形变的性质(如可弯曲性、可拉伸性、可扭曲性、可压缩性等)，一些具有优异性能的柔