CN115561850B - 一种光波段双频超材料吸波体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光波段双频超材料吸波体，该吸波体为周期性结构，包含M×N个单元，其中，M、N均为大于等于2的正整数；每个单元是由Ti3C2Tx层、介质层、Ti3C2Tx层和金属层堆叠构成的四层结构；各层横截面均为正方形，且各层均为无图案的一整层。本发明提供的光波段双频超材料吸波体具有两个吸收频带，且在这两个吸收频带的任意一个频带吸收率均超过99％，最大吸收率均超过99.9％。此外，该吸波体结构简单，其周期对加工误差具有较好的容忍度。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信器件及电磁屏蔽领域，特别是涉及一种光波段双频超材料吸波体。
背景技术
光波段吸波体在能量储存、光伏转换以及光学成像等方面有着重要的应用价值。自从2008年Landy等人首次实现了一个具有单频完美吸收的微波超材料吸波体，超材料吸波体成为广受关注的研究热点，研究者设计出工作频段覆盖了从微波频段到光波段的各种超材料吸波体。其中，光波段的超材料吸波体就可分为宽带的、双频段的和多频段的。在光波段双频或多频的超材料吸波体中，每个吸收频带内能实现完美吸收(超过99％的吸收率)的只是很窄的频段，甚至是一个吸收频点，在吸收曲线上该吸收频带无法实现平顶的吸收效果(即在较宽的吸收频带内吸收率都可以达到或超过99％)。此外，目前为实现光波段双频或多频的超材料吸波体，一般采用需要设计特殊的金属谐振层图案。而设计图案对设计者的经验有较高的要求，而且比较消耗时间。
基于此，有必要提出一种结构简单的光波段双频超材料吸波体，使其接近完美吸收的频带比较宽。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种光波段双频超材料吸波体，其特征在于：所述滤波器为周期性结构，包括M×N个单元，相邻单元无间距，M、N均为大于等于2的正整数；
所述单元是四层叠层型结构，沿着波入射方向，依次为第一谐振层、介质层、第二谐振层和金属层；
所述各层的横截面均为正方形，且各层中心的连线垂直于所述每一层所在的平面；
所述第一谐振层和第二谐振层的材料为二维材料Ti3C2Tx；
可选的，所述金属层的材料为金或银中的任意一种，厚度为60-80nm。
可选的，所述介质层的材料为硅、二氧化硅或三氧化二铝中的任意一种，厚度为200-230nm。
可选的，所述第一谐振层的厚度为30-40nm。
可选的，所述第二谐振层的厚度为30-45nm。
可选的，所述单元周期为480-560nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种光波段双频超材料吸波体，所述吸波体具有542-561nm和1158-1245nm两个吸收频带，且在这两个吸收频带的任意一个频带吸收率均超过99％，最大吸收率超过99.9％；所述吸波体具有较好的广角吸收能力；本发明吸波体结构简单，谐振层为无图案的一整层材料，不需要经过特殊或专门设计；所述吸波体的周期对加工误差具有较好的容忍度，即周期的改变对吸收性能的影响很小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例光波段双频超材料吸波体单个单元的结构示意图；
图2为本发明实施例光波段双频超材料吸波体单个单元的侧视图；
图3为本发明实施例光波段双频超材料吸波体3×3阵列示意图；
图4为本发明实施例光波段双频超材料吸波体的吸收特性曲线；
图5为本发明实施例光波段双频超材料吸波体在TE模式下不同入射角的吸收特性曲线；
图6为本发明实施例光波段双频超材料吸波体在TM模式下不同入射角的吸收特性曲线；
图7为本发明实施例光波段双频超材料吸波体在不同周期的吸收特性曲线。
其中，1、第一谐振层，2、介质层，3、第二谐振层，4、金属层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种光波段双频超材料吸波体，其特征在于：所述吸波体为周期性结构，包括M×N个单元，相邻单元无间距，M、N均为大于等于2的正整数。
图1为本发明实施例光波段双频超材料吸波体单个单元的结构示意图，图2为本发明实施例光波段双频超材料吸波体单个单元的侧视图。如图1、2所示，该吸波体为四层结构，包括第一谐振层1、介质层2、第二谐振层3和金属层4，各层的厚度分别为：第一谐振层1的厚度为a1，介质层2的厚度为b，第二谐振层3的厚度为a2，金属层4的厚度为c。在本实施例中，第一谐振层1的材料为二维材料Ti3C2Tx，厚度a1为30nm；介质层2的材料为二氧化硅，厚度b为200nm；第二谐振层3的材料为二维材料Ti3C2Tx，厚度a2为30nm；金属层4的材料为金，厚度c为60nm。
图3为本发明实施例光波段双频超材料吸波体3×3阵列示意图。如图所示，本实施例中所述单个单元的周期p为500nm。
图4为本发明实施例光波段双频超材料吸波体的吸收特性曲线，所述吸波体在542-561nm和1158-1245nm两个频带均具有高达99％的吸收率，其中，最大吸收率超过99.9％。
图5为本发明实施例光波段双频超材料吸波体在TE模式下不同入射角的吸收特性曲线。图6为本发明实施例光波段双频超材料吸波体在TM模式下不同入射角的吸收特性曲线。如图6和图7所示，本发明实施例吸波体在45°范围内吸收特性变化比较小，即具有较好的广角吸收能力。
图7为本发明实施例光波段双频超材料吸波体在不同周期的吸收特性曲线。如图7所示，本发明实施例吸波体在周期从480nm变化到520nm时，吸收特性几乎没有变化，即周期对加工误差具有较好的容忍度。这一特性使得其在加工时没有较高的加工精度要求。
本实施例中的光波段双频超材料吸波体，具有两个吸收频带，在542-561nm波长频带和1158-1245nm频带均具有高达99％的吸收率，其峰值处的吸收率超过99.9％；在45°以内的入射角范围内吸收特性改变较小，即具有较好的广角吸收能力；另外，本实施例中的光波段双频超材料吸波体结构简单，其周期对加工误差具有较好的容忍度。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种光波段双频超材料吸波体，其特征在于：所述吸波体为周期性结构，包括M×N个单元，相邻单元无间距，M、N均为大于等于2的正整数；
所述单元是四层叠层型结构，沿着波入射方向，依次为第一谐振层、介质层、第二谐振层和金属层；
所述各层的横截面均为正方形，且各层中心的连线垂直于所述每一层所在的平面；
所述第一谐振层和第二谐振层的材料均为二维材料Ti3C2Tx。
2.根据权利要求1所述的光波段双频超材料吸波体，其特征在于，所述金属层的材料为金或银中的任意一种，厚度为60-80nm。
3.根据权利要求1所述的光波段双频超材料吸波体，其特征在于，所述介质层的材料为二氧化硅或三氧化二铝中的任意一种，厚度为200-230nm。
4.根据权利要求1所述的光波段双频超材料吸波体，其特征在于，所述第一谐振层的厚度为30-40nm。
5.根据权利要求1所述的光波段双频超材料吸波体，其特征在于，所述第二谐振层的厚度为30-45nm。
6.根据权利要求1所述的光波段双频超材料吸波体，其特征在于，所述单元周期为480-560nm。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112147724A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-29 | 国家纳米科学中心 | 基于Mxene的宽频和广角完美吸收体及其制备方法 |
| WO2021113468A1 (en) * | 2019-12-05 | 2021-06-10 | Drexel University | Selective infrared thermal emission and stealth properties of mxenes |
| CN113293655A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-24 | 电子科技大学 | 一种厚度可控新型结构MXene复合薄膜的制备方法 |
| CN113773675A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 中国科学技术大学 | 一种气凝胶复合隔热层及其制备方法和应用 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021113468A1 (en) * | 2019-12-05 | 2021-06-10 | Drexel University | Selective infrared thermal emission and stealth properties of mxenes |
| CN112147724A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-29 | 国家纳米科学中心 | 基于Mxene的宽频和广角完美吸收体及其制备方法 |
| CN113293655A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-24 | 电子科技大学 | 一种厚度可控新型结构MXene复合薄膜的制备方法 |
| CN113773675A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 中国科学技术大学 | 一种气凝胶复合隔热层及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Ti3C2Tx MXene Sponge Composite as Broadband Terahertz Absorber;Wenchao Shui ETAL;《ADVANCED OPTICAL MATERIALS》;20201231;第2001120-1至2001120-8页 * |
| Ti3C2Tx MXene-Based Superhydrophobic Broadband Terahertz Absorber with Large Pore-Size Foam Architecture Terahertz Absorber with Large Pore-Size Foam Architecture;Min Luo etal;《ADVANCED OPTICAL MATERIALS》;20221231;第2201767-1至2201767-10页 * |
| 太赫兹带阻滤波器工艺研究;王亮 等;《太赫兹科学与电子信息学报》;20220630;第570-589页 * |
| 宽带透射吸收极化无关超材料吸波体;鲁磊;《物理学报》;20141231;第028103-1至028103-5页 * |
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| Publication number | Publication date |
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