中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所激光與紅外材料實(shí)驗室研究員張龍、董紅星領(lǐng)銜的微結構光物理研究團隊與復旦大學(xué)研究人員合作，在大規模寬帶可調諧電磁吸波器方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果作為前封面文章發(fā)表于[Nanoscale, 12, 5374 (2020)]。
超材料電磁吸波器因其超薄尺寸、高吸收效率以及工作范圍高度可控等優(yōu)點(diǎn)在成像、太陽(yáng)能電池、傳感等領(lǐng)域具有非常重要的應用前景。相比于傳統吸波材料，超材料吸波器厚度可以達十分之一波長(cháng)甚至更小，非常適用于微型集成光電系統。而其強烈的頻率選擇特性，使其在傳統吸波材料無(wú)法實(shí)現的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。然而，現有大部分超材料設計伴隨著(zhù)窄帶寬、工作頻率固定、加工工藝昂貴等缺陷，極大地制約了其工業(yè)化應用進(jìn)程。
該項研究中，研究人員利用自組裝方式制備的厘米尺寸氧化鋁周期納米孔結構作為掩膜，實(shí)現了尺寸為1.5×1.5cm2的Al納米顆粒陣列。通過(guò)設計利用單結構金屬納米顆粒局域等離子體共振與腔法布里-珀羅干涉（FP）共振吸收峰疊加的方式，成功實(shí)現了可見(jiàn)到近紅外波段>80%寬帶高效吸收。相變材料鍺銻碲（GST）被設計作為可調媒質(zhì)材料，通過(guò)溫度控制GST折射率變化，實(shí)現了多梯度溫度可控的光功能結構。此外，研究團隊還通過(guò)有限元仿真對實(shí)驗進(jìn)行模擬，仿真結果與實(shí)驗結果很好地吻合，這對相關(guān)物理機制的分析驗證以及進(jìn)一步的實(shí)驗探索提供了很好的指導。相較于以往超材料吸波結構的工作，該研究首次同時(shí)解決了帶寬、可調性及大規模制備方案等阻礙超材料發(fā)展的難題，未來(lái)有望在太陽(yáng)能電池、智能傳感、成像、彩色打印等領(lǐng)域具有廣泛應用。
相關(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金委、上海市青年拔尖人才項目等的支持。
