[发明专利]一种红外辐射调控结构

说明书

本发明公开了一种红外辐射调控结构，其特征在于：所述红外辐射调控功能层包括衬底、沉积在衬底表面的单层金属反射薄膜层以及交替沉积在金属反射层表面、呈周期性图案的介质薄膜层和金属薄膜层，所述多层结构由上至下分别为金属薄膜层、介质薄膜层、金属薄膜层、介质薄膜层、金属反射薄膜层、衬底。本发明的红外辐射调控结构通过合理设计单元结构的周期尺寸以及几何参数，能够实现对特定红外波段辐射性能的完美调控。本发明具有红外辐射性能易于调控、宽频高吸收性、体积小、成本低、结构较简单等优点，可以用来调节黑体、灰体的发射特性，也可以作为高效的电磁加热装置，此外在红外隐身、热辐射探测以及红外点阵成像等领域具有极大应用潜力。

技术领域

本发明属于功能材料领域，尤其涉及一种基于圆盘形阵列表面的红外辐射调控结构。

背景技术

近年来，超材料由于其所具有的新颖物理效应以及潜在应用价值受到广泛关注，并被应用于诸多新的领域，如负折射率材料、隐身衣及完美透镜等。其中，超材料特有的电磁共振频率可调谐的特性为其应用于红外辐射选择性调控材料提供了思路。通过改变共振单元的形状、周期、尺寸参数，或通过共振单元的叠加组合，可以调节结构的共振吸收频率，从而实现对于辐射性能的调控。此外，基于电磁共振原理设计得到的红外辐射调控结构，具有厚度薄、质量轻等特点，有利于其在各类器件中的集成。

目前，专利号201611122043.2的中国专利、专利号201720126132.8的中国专利、专利号201910972455.2的中国专利，通过不同的材料结构设计方法分别公开了几种红外辐射调控结构及其制备方法，理论上实现了对于红外特定波段的辐射性能调控。但是上述结构存在吸收频带窄、结构较为复杂、特定波段发射率高度调控性能不佳等问题。

因此，研发出一种能够克服以上技术中提到的不足和缺陷的红外辐射调控结构具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中提到的缺陷和不足，提供一种结构简单、辐射性能易于调控、宽频带的红外辐射调控结构。

本发明提出的技术方案如下：

一种红外辐射调控结构。所述红外辐射调控结构具备双红外吸收共振腔结构以及周期性图案的多层薄膜结构，所述红外辐射功能层包括衬底、沉积在衬底表面的单层金属反射薄膜层以及交替沉积在金属反射层表面、呈周期性图案的介质薄膜层和金属薄膜层，所述多层结构由上至下分别为金属薄膜层、介质薄膜层、金属薄膜层、介质薄膜层、金属反射薄膜层、衬底。

上述红外辐射调控结构中，该结构由衬底、单层金属反射薄膜层和周期性圆盘形图案的多层薄膜结构组成，具有厚度薄、质量轻、原材料来源广泛、成本低的特点。本发明中，衬底优选为硅基片。上述红外辐射调控结构中，优选的，所述红外辐射调控结构层数为6层，且与衬底接触的为单层金属反射薄膜层。按照上述设定，红外光才能实现选择性辐射调控。

上述红外辐射调控结构中，优选的，所述金属反射薄膜层的厚度为200-300nm，所述表面层周期性圆盘的半径为550-600nm，金属圆盘层厚度为80-100nm，介质圆盘层厚度为60-100nm，相邻圆盘间距为100-400nm。本发明中膜层厚度的改变或者圆盘半径和间距的改变，均有可能使得本发明中得到的材料的光谱特性偏离本发明预设的目标，控制各层的厚度、半径及间距在上述范围之内，可以得到效果更好的选择性红外辐射结构。

上述红外辐射调控结构中，优选的，所述双红外吸收共振双腔结构，目的是形成双吸收共振峰，使得共振单元叠加组合，从而实现吸收峰位的调谐和吸收频段的拓宽。

上述红外辐射调控结构中，金属薄膜层均可替换成金，银等贵金属，其红外辐射性能相较使用铜更佳。考虑到成本问题，建议选择使用铜代替，且对其红外辐射调控性能并不会有太大影响。

与现有技术相比，本发明的优点在于；