[发明专利]一种基于层状倾斜ITO纳米棒阵列的可见光高透过的中红外吸波器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于层状倾斜ITO纳米棒阵列的可见光高透过的中红外吸波器件及其制备方法。该器件由自下而上依次叠加排列的三层倾斜的ITO纳米棒阵列构成，三层ITO纳米棒的倾斜角自下而上分别为14.6°、28.2°、45.8°，三层ITO纳米棒的半径自下而上依次减小，其中每层ITO纳米棒阵列厚度为200nm，每层ITO纳米棒阵列均呈六方晶格排列；通过电子束蒸发镀膜系统，在洁净的衬底上通过三个不同沉积角分别沉积ITO，样品退火后获得层状倾斜ITO纳米棒阵列结构。本发明制备的器件具有可见光波段的高透过率以及3‑5μm波段的高吸收率，可应用于窗口类隐身材料或相关器件领域，制备工艺简单，制备的器件面积大，易于大规模生产。

技术领域

本发明涉及窗口类吸波材料，具体涉及一种基于层状倾斜ITO纳米棒阵列的可见光高透过的中红外吸波器件及其制备方法，属于电磁吸波材料领域。

背景技术

3-5μm是中红外波段重要的一个大气窗口，诸多军事强国争相开发该窗口波段的激光雷达等军用装备，为了躲避激光雷达的追踪，在中红外波段尤其是窗口波段实现对电磁波的宽带吸收，成为国防安全领域的急需解决的重要任务。对于一些窗口类材料，如隐形战机的挡风玻璃、空军头盔等，除了需要满足在该波段具有良好的宽带吸波能力外，还要求在可见光波段具有高透过，以满足人眼观察的需要。所以，同时实现在可见光波段具有高透过和在中红外大气窗口波段具有完美吸收具有重要意义。

基于人工电磁材料的吸收器是近年来提出的一种新型吸波器。这种吸波材料的优点在于它对电磁波具有近乎完美的吸收能力，这一特性为在中红外大气窗口波段实现对电磁波的完美吸收提供了良机。基于渐变折射率方法的减反射膜是光学薄膜的一个重要组成部分，能够减小入射光的反射，增强入射光的折射。然而，目前已经报道的技术在中红外波段实现了良好的宽带吸收，在一些特定波段也实现了抗反射和高透过，但是，难以同时获得可见光波段的高透过和在中红外波段的良好吸收。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种基于层状倾斜ITO纳米棒阵列的可见光高透过的中红外吸波器件，同时实现在可见光波段具有高透过和在中红外大气窗口波段具有良好吸收。

本发明的目的之二是提供一种基于层状倾斜ITO纳米棒阵列的可见光高透过的中红外吸波器件的制备方法，步骤简单。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于层状倾斜ITO纳米棒阵列的可见光高透过的中红外吸波器件，该吸波器件由自下而上依次叠加排列的三层倾斜的ITO纳米棒阵列构成，三层ITO纳米棒的倾斜角自下而上分别为14.6°、28.2°、45.8°，三层ITO纳米棒的半径自下而上依次减小，其中每层ITO纳米棒阵列厚度为200nm，每层ITO纳米棒阵列均呈六方晶格排列。

本发明还提供上述基于层状倾斜ITO纳米棒阵列的可见光高透过的3-5μm中红外吸波器件的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将洁净干燥的透明衬底置于电子束蒸发镀膜系统的样品台，将初始原料ITO置于电子束蒸发镀膜系统的蒸发源，设置电子束蒸发速率，利用倾斜角沉积方法，在衬底上依次进行40°、60°和80°三个不同沉积角度的沉积，每层沉积厚度为200nm；

步骤二：沉积结束后对样品进行退火处理，得到所述层状倾斜ITO纳米棒阵列结构。

优选的，步骤一中，所述初始原料为中红外等离激元共振纳米材料ITO，由90wt％In₂O₃和10wt％SnO₂组成。

优选的，步骤一中，所述透明衬底选用玻璃。

优选的，步骤一中，沉积角为40°时电子束蒸发速率为6.67nm/min，沉积角为60°时电子束蒸发速率为5.92nm/min，沉积角为80°时电子束蒸发速率为5.17nm/min。

优选的，步骤二中，沉积结束后样品在550℃、1atm的环境下退火30min。