[发明专利]一种近零介电常数可控基底及其制备方法

说明书

本发明提供了一种近零介电常数可控基底及其制备方法，包括：将洁净的基片放置于电子束真空蒸发设备中，采用电子束蒸发法在基片上沉积具有近零介电常数特性的膜料，得到透明导电的薄膜；在大气环境中，采用脉冲激光器以一定激光参数辐照薄膜的表面，使薄膜改性得到近零介电常数可控基底。本发明所提供的近零介电常数可控基底的制备方法制备成本低、工艺周期短，通过调节激光参数的方法能够方便地得到介电常数实部近零点的大波段范围的调控；制备得到的近零介电常数可控基底具有良好的灵敏度，在光子器件和光互连领域具以及光子信号处理与CMOS兼容非线性光学等领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于薄膜表面改性技术领域，具体涉及一种近零介电常数可控基底及其制备方法。

背景技术

近零介电常数(ENZ，Epsilon near zero)超材料指相对介电常数无限趋近于零的一类超材料。当相对介电常数趋近于零时，相速度将会变得非常大，对于光波来说阻抗接近于零，相变化无限小，因此ENZ超材料可以对电磁波进行定向发射或者相前塑形。此外ENZ超材料还可以调制光的极化方向，并加强光的非线性，自发辐射率和光子态密度。

ENZ模式是强烈的局域共振模式，这种模式仅存在与介电常数为零或近零的亚波长纳米材料中。近年来，关于ENZ模式的调控大都是通过掺杂物质以及改变其生长条件来实现，实验周期长，操作复杂。然而ENZ材料有广阔的应用，2006年Silveirinha等理论研究了利用近零材料(ENZ)压缩电磁波，形成电磁波隧道，从而实现电磁波辐射模式的转换，2007年又提出了用ENZ材料实现电磁波超耦合、压缩和约束的理论等等.基于ENZ材料的特性，其在光子器件和光互连领域以及光子信号处理与CMOS兼容等领域有广阔的应用前景，因此寻找一个周期短、操作简便的对ENZ的调控方式迫在眉睫。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种近零介电常数可控基底的制备方法及基底，该制备方法制作周期短、操作简便，制备得到的近零介电常数可控基底性能可控性高、灵敏度好。

本发明提供了一种近零介电常数可控基底的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，将洁净的基片放置于电子束真空蒸发设备中，采用电子束蒸发法在基片上沉积具有近零介电常数特性的膜料，得到透明导电的薄膜；步骤2，在大气环境中，采用脉冲激光器以一定激光参数辐照薄膜的表面，使薄膜改性得到近零介电常数可控基底。

在本发明提供的近零介电常数可控基底的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，脉冲激光器为1064纳秒脉冲激光器，该1064纳秒脉冲激光器的激光总功率为20W，薄膜的厚度为300nm，激光参数包含焦距7.5cm，脉宽13ns，频率170KHz，光斑大小0.1mm，线间距0.01mm，扫描速率600mm/s，激光功率为激光总功率的10％。

在本发明提供的近零介电常数可控基底的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，激光功率还可以为激光总功率的11％、12％或者13％。

在本发明提供的近零介电常数可控基底的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，近零介电常数可控基底膜料为氧化铟锡、掺铝的氧化锌或氮化钛中的任意一种。

在本发明提供的近零介电常数可控基底的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，由氧化铟锡的纯度为99.99％，由质量分数之比为9：1的氧化铟和氧化锡组成。

在本发明提供的近零介电常数可控基底的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，在真空度低于9.0×10^-4Pa的条件下在基片上沉积膜料。

在本发明提供的近零介电常数可控基底的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，基片为石英基片。

本发明还提供了一种近零介电常数可控基底，具有这样的特征，由近零介电常数可控基底的制备方法制备得到。

发明的作用与效果