基于VO2相變特性等離子超材料寬帶吸收器的研究.pdf

1、基于基于VO2相變特性等離子超材料寬帶相變特性等離子超材料寬帶吸收器的研究吸收器的研究PlasmametamaterialsbroadbperfectabsberbasedonVO2phasetransition學(xué)科專業(yè)：集成電路工程研究生：侯露輝指導(dǎo)教師：梁繼然副教授企業(yè)導(dǎo)師：趙彥民高級(jí)工程師天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一六年十一月I摘要自從Ly初次提出并驗(yàn)證了工作在微波波段的超材料完美吸收器之后，人們?yōu)榱双@得微波波段、太赫茲波段、紅

2、外波段和可見光波段的近完美吸收做了很多努力。超材料完美吸收器單元由頂層的金屬結(jié)構(gòu)層、中間介質(zhì)層以及底層的連續(xù)的金屬層構(gòu)成。兩層金屬間的介質(zhì)材料在通過有效電容來控制完美吸收的共振條件具有非常重要的作用，二氧化釩(V02)薄膜在68℃附近會(huì)由單斜結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體態(tài)相變?yōu)樗姆浇Y(jié)構(gòu)的金屬態(tài)。相變過程中伴隨著電導(dǎo)率的顯著改變，變化高達(dá)3到4個(gè)數(shù)量級(jí)。由于在相變過程中電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)等特性會(huì)發(fā)生可逆突變，二氧化釩已經(jīng)被應(yīng)用在超材料吸收器的動(dòng)態(tài)控制領(lǐng)域。

3、本文首先介紹了電磁波吸收器的分類、特性以及應(yīng)用，接著介紹了超材料的概念和發(fā)展，并介紹了吸波材料的吸波機(jī)理。最后詳細(xì)闡述了基于VO2相變特性的超材料吸收器演變過程和現(xiàn)階段的科研進(jìn)展。為了使Au三角陣列VO2介質(zhì)層Pt反射層結(jié)構(gòu)的超材料吸收器的吸收特性更好，我們首先制備了VO2Pt薄膜結(jié)構(gòu)，利用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、X射線衍射儀(XRD)、激光拉曼光譜儀（RENISHAWinViareflex）、雙光束紫外紅外分光光度計(jì)（Pe

4、rkinElmerLambda950）等測(cè)試表征手段對(duì)VO2Pt薄膜結(jié)構(gòu)的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性進(jìn)行了分析。通過控制溫度，該結(jié)構(gòu)獲得了在可見光近紅外波段從905nm到730nm動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的完美吸收，調(diào)節(jié)范圍達(dá)175nm，更重要的是，在溫度上升變化過程中吸收率變得更大（從905nm的96.8%到730nm處的98.4%），并且該結(jié)構(gòu)有著良好的吸波率，并且?guī)в袠O化不敏感以及寬入射角度等特點(diǎn)?；赩O2Pt薄膜結(jié)構(gòu)的吸收特性，本文進(jìn)一步研