[发明专利]基于衍射手性超材料的偏振器件及制备方法和光电子器件

说明书

本发明公开了一种基于衍射手性超材料的偏振器件及制备方法和光电子器件，基于衍射手性超材料的偏振器件包括：包括：衬底、形成在所述衬底上的隔离层，以及形成在所述隔离层上的金属单元阵列层；所述金属单元阵列层包括由金属单元周期性排列形成的金属单元阵列，所述金属单元为由以左手或右手顺序排列的四个金属微结构组成的手性模块。本发明实施例提供的基于衍射手性超材料的偏振器件，通过调节金属单元阵列的几何参数以及材料组成，能够实现对高阶衍射光束的圆二色性强弱的调节，同时能够实现高阶衍射光的定向发射。此外，本发明提供的基于衍射手性超材料的偏振器件基于衬底和隔离层形成，因此方便集成。

技术领域

本发明涉及超材料制造技术领域，具体涉及一种基于衍射手性超材料的偏振器件及制备方法和光电子器件。

背景技术

手性是指物体通过平移、旋转等操作无法与其镜像重合。手性是自然界中无处不在的一部分，大到星系形状，小到亚原子,可以从不同的尺度上观察到，因而在生命科学、光谱学、灵敏检测、成像、生物化学和量子计算等众多领域中得到广泛应用。光学手性效应有两种常见形式：一是旋光性，即材料使入射光束的偏振状态绕传播方向旋转一定角度；二是圆二色性(circular dichroism,CD)，表现为材料对左旋圆偏振光(left circularlypolarized,LCP)和右旋圆偏振光(right circularly polarized,RCP)的不同吸收响应。

在实际应用过程中，发明人发现现有的二维手性超材料偏振器件圆二色性响应弱、出射光角度不可调控，且不易于集成。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提出一种基于衍射手性超材料的偏振器件及制备方法和光电子器件。

具体地，本发明实施例提供了以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于衍射手性超材料的偏振器件，包括：衬底、形成在所述衬底上的隔离层，以及形成在所述隔离层上的金属单元阵列层；

其中，所述金属单元阵列层包括由金属单元周期性排列形成的金属单元阵列，所述金属单元为由以左手或右手顺序排列的四个金属微结构组成的手性模块。

进一步地，所述金属微结构为U型、T型、I型、E型和G型中的任意一种。

进一步地，所述金属微结构为由U型、T型、I型、E型、G型中的任意两种或多种组成的复合结构。

进一步地，所述四个金属微结构的结构相同或不同。

进一步地，所述金属单元阵列层的厚度为30nm-100nm。

进一步地，所述四个金属微结构中每两个相邻的金属微结构之间的距离小于1μm。

进一步地，所述金属单元阵列采用金、银、铜、铝或者合金形成。

进一步地，所述衬底和所述隔离层之间还设置有氧化层。

第二方面，本发明实施例提供了一种光电子器件，包括如第一方面所述的基于衍射手性超材料的偏振器件。

第三方面，本发明实施例提供了一种如第一方面所述的基于衍射手性超材料的偏振器件的制备方法，包括：

在衬底上形成隔离层；

在所述隔离层上形成所述金属单元阵列层。

进一步地，在所述隔离层上形成所述金属单元阵列层，包括：

采用原子沉积法在衬底表面镀上厚度为10nm的隔离层；

采用电子束蒸发法将厚度为30-100nm的金属薄膜沉积到所述隔离层上，形成金属薄膜层；

采用电子束光刻法在所述金属薄膜层制备周期排列的金属单元阵列，形成金属单元阵列层。