[发明专利]一种多层组合的电磁调制结构及其制备方法

权利要求书

1.一种多层组合的人工电磁调制结构，其包括：

衬底材料层；

覆盖在该衬底材料层上的最下层金属亚波长单元阵列层；

依次叠加覆盖于所述最下层金属亚波长单元阵列层上的至少一层周期单元层；

每一层周期单元层均由一介质中间层与覆盖于该介质中间层上的金属亚波长单元阵列层组成；所述的介质中间层为绝缘材料层，其厚度为1nm到100mm。

2.按权利要求1所述的多层组合的人工电磁调制结构，其特征在于，还包括：覆盖于最上层周期单元层的金属亚波长阵列层上的一介质覆盖层；所述的介质覆盖层为绝缘材料层，其厚度为1nm到100mm。

3.按权利要求1所述的多层组合的人工电磁调制结构，其特征在于，所述衬底材料层为清洁平整的对待调制目标波长的电磁波的透过率不低于50％的材料层，所述待调制目标波长的电磁波的目标波长为10mm到200nm的任意波长或波长段。

4.按权利要求1所述的多层组合的人工电磁调制结构，其特征在于，所述的最下层金属亚波长单元阵列层的金属亚波长单元的形状及各周期单元层中的金属亚波长单元阵列层的金属亚波长单元的形状均为圆环形、方环形、椭圆环形、线条形、开口环形、U形，圆形、方形、椭圆形或上述形状的任意组合；

所述圆环形的直径、圆形的直径、方环形的边长、方形的边长、椭圆形的长轴、椭圆形的短轴、椭环形的长轴、椭环形的短轴、线条形的长及组合图形的几何中心间距均在待调制目标波长的电磁波的目标波长的1/3-1/30之间。

5.按权利要求1所述的多层组合的人工电磁调制结构，其特征在于，相邻的二个周期单元层中的金属亚波长单元阵列层中的金属亚波长单元阵列在衬底材料层上的投影重叠面积为70％-100％；或者

相邻的二个周期单元层中的金属亚波长单元阵列层中的金属亚波长单元错位0-1/2金属亚波长单元；或者

相邻的二个周期单元层中的金属亚波长单元阵列层中的金属亚波长单元旋转0-180度。

6.按权利要求1所述的多层组合的人工电磁调制结构，其特征在于，所述最下层金属亚波长单元阵列层中的相邻金属亚波长单元的间距和各周期单元层中的金属亚波长单元阵列层中的相邻金属亚波长单元的间距均为零至待调制电磁波波长。

7.一种权利要求1所述的多层组合的电磁调制结构的制备方法，其制备步骤包括：

1)在衬底材料层1上涂覆光刻胶或电子抗蚀剂，通过光刻或电子束直写方法制备出材质为光刻胶或电子抗蚀剂的第一单元结构阵列图形，该材质为光刻胶或电子抗蚀剂的第一单元结构阵列图形与多层组合的电磁调制结构中的最下层金属亚波长单元阵列层中的金属亚波长单元阵列图形一致；并同时在该材质为光刻胶或电子抗蚀剂的第一单元结构阵列图形附近制备出至少三个第一图形对准标记；

2)在步骤1)中的材质为光刻胶或电子抗蚀剂的第一单元结构阵列图形上沉积金属，并溶脱剥离所述光刻胶或电子抗蚀剂，制备出覆盖于衬底材料层上的最下层金属亚波长单元阵列层2和至少三个第一图形对准标记；

3)利用旋涂或薄膜沉积方法，在步骤2)的最下层金属亚波长单元阵列层2上涂覆或沉积制备多层组合的电磁调制结构中的最下层周期单元层的介质中间层3；所述介质中间层为绝缘材料层，其厚度为1nm到100mm；

4)在步骤3)的介质中间层3上涂覆光刻胶或电子抗蚀剂，通过光刻或电子束直写方法，在所述介质中间层3上制备一层材质为光刻胶或电子抗蚀剂的第二单元结构阵列图形；或者在所述介质中间层上制备一层材质为光刻胶或电子抗蚀剂的第二单元结构阵列图形和至少三个第二图形对准标记；该材质为光刻胶或电子抗蚀剂的第二单元结构阵列图形与多层组合的电磁调制结构中的最下层周期单元层中的金属亚波长单元阵列图形一致；

5)在步骤4)中的材质为光刻胶或电子抗蚀剂的第二单元结构阵列图形上沉积金属，并溶脱剥离所述光刻胶或电子抗蚀剂，制备出覆盖于最下层周期单元层中的介质中间层上的金属亚波长单元阵列层；或者制备出覆盖于最下层周期单元层中的介质中间层上的金属亚波长单元阵列层和至少三个第二图形对准标记；

6)多次重复上述步骤3)至步骤5)，制得多层组合的电磁调制结构。