[发明专利]二维光子晶体选择性辐射器及制备方法有效
申请号: | 201711171711.5 | 申请日: | 2017-11-22 |
公开(公告)号: | CN107833939B | 公开(公告)日: | 2021-09-03 |
发明(设计)人: | 谭永胜;李秀东;方泽波 | 申请(专利权)人: | 绍兴文理学院 |
主分类号: | H01L31/055 | 分类号: | H01L31/055;G02B6/122 |
代理公司: | 绍兴市寅越专利代理事务所(普通合伙) 33285 | 代理人: | 郭云梅 |
地址: | 312000 *** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 二维 光子 晶体 选择性 辐射器 制备 方法 | ||
本发明涉及一种二维光子晶体选择性辐射器及制备方法,其中包括基体材料和形成于所述基体材料表面的二硅化钛薄膜,所述基体材料为硅材料,所述基体材料的表面刻蚀形成周期性孔洞阵列,所述二硅化钛薄膜沉积于所述基体材料的表面后形成硅/二硅化钛二维光子晶体。本发明以硅的刻蚀与薄膜沉积技术为基础制备二维光子晶体选择性辐射器,可以充分利用硅基集成电路制备工艺及现有产线,大幅降低生产成本。
技术领域
本发明涉及光谱控制技术领域,尤其涉及选择性辐射器技术领域,具体是指一种二维光子晶体选择性辐射器及制备方法。
背景技术
选择性辐射器在热平衡态下的辐射光谱集中在一个或几个波段上,是一种重要的光谱控制器件,在热光伏技术领域有着广泛的应用前景。通过调整选择性辐射器的辐射光谱分布,使其发光波段和光伏电池的响应光谱很好的匹配,可以成功制造出转换效率高的热光伏系统。
光子晶体是具有光子带隙的周期性电介质结构,具有很好的光谱控制特性。将光子晶体应用于热辐射器可以调节辐射光谱的光谱分布,从而大幅提高系统的转换效率。近年来,利用光子晶体的光谱调控特性,人们设计出了各种光子晶体选择性辐射器件(CN106229372B;Hitoshi Sai,Appl.Phys.Letts.2003;Ivan Celanovic,Appl.Phys.Letts.2008)。其中,氧化镱等稀土材料本身具有较好的特征辐射,而钨等金属在较高波长范围内的辐射率较低,这些材料表面制备的二维光子晶体又能增强其在较低波长范围内的辐射率,因此二维光子晶体具有很好的选择辐射特性,受到人们的广泛关注。但是,这些金属及金属氧化物的刻蚀较难,金属钨高深宽比刻蚀工艺仍未能大规模应用,使得二维金属光子晶体选择性辐射器的量产成本很高。
发明内容
本发明提供了一种二维光子晶体选择性辐射器及制备方法,其目的在于克服现有技术中的缺陷,充分利用硅基集成电路制备工艺及现有产线,降低生产成本。
为了实现上述目的,本发明具有如下构成:
本发明实施例提供一种二维光子晶体选择性辐射器,包括基体材料和形成于所述基体材料表面的二硅化钛薄膜,所述基体材料为硅材料,所述基体材料的表面刻蚀形成周期性孔洞阵列,所述二硅化钛薄膜沉积于所述基体材料的表面后形成硅/二硅化钛二维光子晶体。
可选地,所述二硅化钛薄膜的厚度为10纳米~100纳米。
可选地,所述硅/二硅化钛二维光子晶体在表面形成二维正方点阵结构。
可选地,所述周期性孔洞阵列中的孔洞间距为1微米~2微米。
可选地,所述周期性孔洞阵列中的孔洞大小相同,覆盖所述二硅化钛薄膜后,所述周期性孔洞阵列中的孔洞的内直径为0.6微米~1微米。
可选地,所述周期性孔洞阵列覆盖所述二氧化钛薄膜后,所述周期性孔洞阵列中的孔洞的深度为0.2微米~0.8微米。
可选地,所述二硅化钛薄膜为沉积于所述基体材料的表面,或所述二硅化钛薄膜通过在所述基体材料的表面沉积金属钛薄膜,然后退火生成。
本发明实施例还提供一种二维光子晶体选择性辐射器的制备方法,包括如下步骤:
提供基体材料,所述基体材料为硅材料;
在所述基体材料的表面刻蚀形成周期性孔洞阵列;
在所述基体材料的表面沉积二硅化钛薄膜,形成硅/二硅化钛二维光子晶体。
本发明实施例还提供一种二维光子晶体选择性辐射器的制备方法,包括如下步骤:
提供基体材料,所述基体材料为硅材料;
在所述基体材料的表面刻蚀形成周期性孔洞阵列;
在所述基体材料的表面沉积金属钛薄膜;
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