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一种超宽带吸收器的制作方法

时间:2022-02-10 阅读: 作者:专利查询

一种超宽带吸收器的制作方法

1.本技术总体来说涉及制备技术领域,具体而言,涉及一种超宽带吸收器。


背景技术:

2.可见-红外波段的超宽带吸波器件在绿色印刷、新型显示、光伏等领域具有重要应用。在显示领域,可用于构成液晶显示面板中彩色滤光片基板上的黑色矩阵,增加对比度、防止漏光和色混淆;在绿色印刷领域,用于实现黑色,有望替代重污染的染料/颜料,给无油墨印刷带来革命性改变;在光伏领域,可用于太阳光光能捕获,实现无污染发电;还可应用于隐身、电磁屏蔽等。随着微纳米加工技术以及近场表征探测技术的迅速发展,可见-红外波段(400nm-40000nm)的高效吸收引起了学术界和产业界的关注。
3.目前公开报道的文献和专利光能利用率低,主要表现在:吸收带宽窄,通常在某些波段吸收效率低(《70%),无法实现超宽带高效吸收。


技术实现要素:

4.为了解决现有技术中解决现有的超宽带吸波器件吸收效率低,无法实现超宽带高效吸收的技术问题,本技术提供一种超宽带吸收器。
5.为实现上述实用新型目的,本技术采用如下技术方案:
6.根据本技术实施例的第一个方面,提供了一种超宽带吸收器,包括基底,所述基底上设置有第一介质层,所述第一介质层背离所述基底的一侧形成凸起结构阵列,所述凸起结构阵列背离所述基底的一侧依次设置有第一金属层、第二介质层和第二金属层。
7.根据本技术的一实施方式,其中所述凸起结构在平行于所述第一介质层厚度方向的截面的高度范围为100nm-1600nm。
8.根据本技术的一实施方式,其中所述凸起结构在平行于所述第一介质层厚度方向的截面的宽度范围为100nm-350nm。
9.根据本技术的一实施方式,其中所述第一金属层的厚度范围为0nm

800nm。
10.根据本技术的一实施方式,其中所述第二介质层的厚度范围为50nm

250nm。
11.根据本技术的一实施方式,其中所述第二金属层的厚度范围为200nm

500nm。
12.根据本技术的一实施方式,其中所述超宽带吸收器吸收从可见至红外波段的光。
13.根据本技术的一实施方式,其中所述第二金属层背离所述第二介质层的一侧设置有第三介质层。
14.根据本技术的一实施方式,其中所述第三介质层背离所述第二金属层的一侧为平面结构。
15.根据本技术的一实施方式,其中在所述基底的厚度方向上,所述第三介质层背离所述第二金属层的一侧与所述第二金属层背离所述第二介质层的一侧之间的最远距离为为h,h≤1600nm。
16.根据本技术的一实施方式,其中所述凸起结构为周期阵列。
17.根据本技术的一实施方式,其中所述第一金属层和所述第二金属层均可通过电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射的方式形成。
18.根据本技术的一实施方式,其中所述第二介质层通过电感耦合等离子体化学气相沉积或原子层沉积的方式形成。
19.由上述技术方案可知,本技术的一种超宽带吸收器的优点和积极效果在于:实现可见光至红外波段超宽带的双向广角高效吸收,在400nm-4000nm波段范围内,电磁波吸收结构上表面平均吸收效率大于92%,下表面平均吸收接近85%;角度宽容性大,在入射角为60
°
时,仍能保持良好的双向吸收性能,上表面平均吸收大于92%,下表面平均吸收大于80%。该装置结构简单,便于大规模、批量化生产,且易与光电子器件集成,在显示、太阳能电池、热光伏等领域有广泛应用。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本实用新型的实施例,并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器的整体结构示意图(一)。
23.图2是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器的整体结构示意图(二)。
24.图3是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从上表面和下表面入射时的吸收谱。
25.图4是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从上表面不同的入射角度入射时,吸收效率与波长的关系图。
26.图5是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从下表面不同的入射角度入射时,吸收效率与波长的关系图。
27.图6是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从上表面入射时,第一金属层的厚度变化对吸收光谱的影响坐标图。
28.图7是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从下表面入射时,第一金属层的厚度变化对吸收光谱的影响坐标图。
29.图8是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从上表面入射时,第二金属层的厚度变化对吸收光谱的影响坐标图。
30.图9是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从下表面入射时,第二金属层的厚度变化对吸收光谱的影响坐标图。
31.图10是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从上表面入射时,第二介质层的厚度变化对吸收光谱的影响坐标图。
32.图11是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从下表面入射时,第二介质层的厚度变化对吸收光谱的影响坐标图。
33.图12是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从上表面入射时,凸起结构阵列的高度变化对吸收光谱的影响坐标图。
34.图13是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从下表面入射时,凸起结构阵列的高度变化对吸收光谱的影响坐标图。
35.图14是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从上表面入射时,凸起结构阵列的宽度变化对吸收光谱的影响坐标图。
36.图15是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在电磁波从下表面入射时,凸起结构阵列的宽度变化对吸收光谱的影响坐标图。
37.图16是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在设置有第三介质层时,电磁波从上表面0
°
入射时的吸收光谱。
38.图17是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器在设置有第三介质层时,电磁波从下表面0
°
入射时的吸收光谱。
39.图18是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器制备方法加工步骤示意图(一)。
40.图19是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器制备方法加工步骤示意图(二)。
41.图20是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器制备方法加工步骤示意图(三)。
42.图21是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器制备方法加工步骤示意图(四)。
43.图22是根据一示例性实施方式示出的一种超宽带吸收器制备方法加工步骤示意图(五)。
44.其中,附图标记说明如下:
45.1、基底;2、第一介质层;21、凸起结构;3、第一金属层;4、第二介质层;5、第二金属层;6、第三介质层;7、第一掩模版;8、第二掩模版;9、第三掩模版;10、第四掩模版;11、第五掩模版;12、第六掩模版。
具体实施方式
46.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。
47.需要说明的是,本技术的说明书和权利要求书及上述附图中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
48.而且,术语“包括”、“包含”和“具有”以及他们的任何变形或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限
于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
49.为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
50.为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明,本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
51.本公开实施例提供了一种超宽带吸收器,其结构示意如图1-图2中所示,包括基底1,所述基底1上设置有第一介质层2,所述第一介质层2背离所述基底1的一侧形成凸起结构21阵列,所述凸起结构21阵列背离所述基底1的一侧依次设置有第一金属层3、第二介质层4和第二金属层5。
52.需要说明的是,本公开实施例中的超宽带吸收器的上表面为第二金属层5背离第二介质层4的一侧,超宽带吸收器的下表面为基底1背离第一介质层2的一侧。
53.通过上述形式设置使得超宽带吸收器可实现可见光至红外波段超宽带的双向广角高效吸收,超宽带吸收器的带宽可达3600nm。参照图1和图3中所示,在400nm-4000nm波段范围内,超宽带吸收器上表面平均吸收效率约92%,下表面平均吸收接近85%,光能利用率高,在可见-红外波段吸收性能具有高吸收效率、双向、广角。
54.进一步地,相邻两所述凸起结构21阵列上的相邻两所述第二金属层5之间相互靠近的一面互相抵接。在这种情况下,相邻凸起结构21阵列上依次设置第一金属层3、第二介质层4和第二金属层5之后,第一介质层2背离基底1一侧的表面上分别被第一金属层3、第二介质层4和第二金属层5完全覆盖,使得吸收效果较佳。
55.参照图1和图4中所述,在电磁波从上表面入射时,当入射角为0
°
、15
°
、30
°
、45
°
、60
°
时,该吸波结构的平均吸收效率分别是92%、92%、93%、94%、90%。参照图1和图5中所述,在电磁波从下表面入射时,当入射角为0
°
、15
°
、30
°
、45
°
、60
°
时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是81%、82%、85%、93%、96%。因此,本技术的超宽带吸收器角度宽容性大,在入射角为60
°
时,仍能保持良好的双向吸收性能,上表面平均吸收大于92%,下表面平均吸收大于80%。因此,本实用新型的结构在隐身、热发射、光显示、热光伏、太阳能电池等特定应用方面具有显著优势。
56.具体地,本技术中的超宽带指的是可见至红外的电磁波。双向指的是超宽带吸波结构水平放置时,电磁波从上表面和下表面入射。广角指的是超宽带双向广角吸波结构水平放置时,入射角在
±
60
°
范围内变化。
57.参照图1-图2,进一步地,所述凸起结构21通过纳米压印技术或者光刻技术形成于所述第一介质层2上。通过在第一介质层2的上表面压印或光刻凸起的凸起结构21阵列,结
合镀膜技术即可实现,便于大规模、批量化生产,且易与光电子器件集成,在显示、太阳能电池、热光伏等领域有广泛应用。具体地,超宽带吸收器的结构可以对电磁波起到陷光作用,电磁波被多层金属-介质复合微纳结构吸收,实现了宽带和宽角度高效吸收的特性。
58.进一步地,所述基底1的材质可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、石英、uv树脂、聚碳酸酯或聚二甲基硅氧烷、二氧化硅、二氧化铝等。
59.进一步地,所述第一介质层2和所述第二介质层4均可以为二氧化硅或二氧化铝。
60.进一步地,所述第一金属层3、所述第二介质层4和所述第二金属层5均为厚度均匀的层状结构,从而保证对电磁波的吸收效果。
61.具体地,所述基底1和所述第一介质层2的厚度本技术不作限制,本领域技术人员可以根据需求等情况从而选择不同厚度的基底1和第一介质层2。
62.参照图1-图2,进一步地,所述第一金属层3和所述第二金属层5均可以为镍、铬或钛。
63.进一步地,所述第一金属层3的厚度范围为0nm

800nm。可选地,所述第一金属层3的厚度为300nm。参照图1和图6,在电磁波从上表面入射时,当第一金属层3的厚度在0nm

800nm范围变化时,该超宽带吸收器在1000nm

1700nm波长的吸收性能略有降低,而在2000nm

4000nm波段的吸收性能有明显提升。当第一金属层3的厚度分别为0nm、200nm、400nm、600nm和800nm时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是89%、92%、92%、92%、92%。因此,当电磁波从上表面入射时,第一金属层3改善了该超宽带吸收器在400nm

4000nm波段的平均吸收效率。
64.参照图1和图7中所示,在电磁波从下表面入射时,当第一金属层3的厚度在0nm

800nm范围时,该超宽带吸收器在400nm

1600nm波长的吸收性能略有降低,在1600nm

4000nm波段的吸收性能得到了提升。当第一金属层3的厚度分别为0nm、200nm、400nm、600nm、800nm时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是75%、81%、79%、77%、75%。因此,当电磁波从下表面入射时,选取合适的第一金属层3的厚度,改善了该超宽带吸收器在400nm

400nm波段的平均吸收效率。综合来看,第一金属层3的厚度对器件的带宽和吸收效率有调节作用。且第一金属层3的厚度为300nm时,电磁波从上表面入射和从下表面入射时的吸收效率均较佳,因此本公开实施例中第一金属层3的厚度采用300nm。
65.进一步地,所述第二金属层5的厚度范围为200nm

500nm。可选地,所述第二金属层5的厚度为300nm。参照图1和图8,在电磁波从上表面入射时,当第二金属层5的厚度在200nm

500nm范围变化时,该超宽带吸收器在1250nm

4000nm波段的吸收性能得到了提升。当第二金属层5的厚度分别为0nm、100nm、200nm、300nm、400nm和500nm时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是72%、82%、85%、92%、95%、95%。因此,当电磁波从上表面入射时,第二金属层5改善了该超宽带吸收器在400nm

4000nm波段的吸收性能。
66.参照图1和图9中所示,在电磁波从下表面入射时,当第二金属层5的厚度在200nm

500nm范围变化时,第二金属层5改善了该超宽带吸收器在1500nm

4000nm波段的吸收性能。当第二金属层5的厚度分别为0nm、100nm、200nm、300nm、400nm和500nm时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是67%、74%、77%、81%、80%、79%。可以看出,当电磁波从下表面入射时,第二金属层5改善了该超宽带吸收器在400nm

4000nm波段的吸收性能。综合来看,第二金属层5的厚度对器件的带宽和吸收效率有调节作用。且第二金属层5的厚度为300nm时,
电磁波从上表面入射和从下表面入射时的吸收效率均较佳,因此本公开实施例中第二金属层5的厚度采用300nm。
67.进一步地,所述第二介质层4的厚度范围为50nm

250nm。可选地,所述第二介质层4的厚度为200nm。参照图10,在电磁波从上表面入射时,当第二介质层4的厚度在50nm

250nm范围变化时,该超宽带吸收器在2000nm

3250nm波段的吸收性能略有下降,在3250nm

4000nm波段的吸收性能得到了提升。当第二介质层4的厚度分别为0nm、50nm、100nm、150nm、200nm和250nm时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是92%、93%、93%、93%、92%、91%。因此,当电磁波从上表面入射时,第二介质层4改善了该超宽带吸收器在400nm

4000nm波段的吸收性能。
68.参照图1和图11中所示,在电磁波从下表面入射时,当第二介质层4的厚度在50nm

250nm范围变化时,在400nm

1200nm、1500nm

4000nm波段的吸收性能得到了提升。当第二介质层4的厚度分别为0nm、50nm、100nm、150nm、200nm和250nm时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是65%、72%、77%、79%、81%、81%。因此,当电磁波从下表面入射时,第二介质层4改善了该超宽带吸收器在400nm

4000nm波段的吸收性能。综合来看,第二介质层4的厚度对器件的带宽和吸收效率有调节作用。且第二介质层4的厚度为200nm时,电磁波从上表面入射和从下表面入射时的吸收效率均较佳,因此本公开实施例中第二介质层4的厚度采用200nm。
69.进一步地,所述凸起结构21的形状可以为半椭球体、圆锥体、圆台体、三棱锥体或四棱锥体等。本领域技术人员可以根据加工方便以及实际需求等情况按需设置凸起结构21的形状。
70.进一步地,所述凸起结构21阵列可以是周期结构或非周期结构。
71.具体地,所述凸起结构21阵列可以排列成矩形、正方形、三角形、菱形、平行四边形或六角形等形状。本公开实施例中的凸起结构21阵列采用周期正方形排列。
72.进一步地,所述凸起结构21在平行于所述第一介质层2厚度方向的截面的高度的范围为100nm-1600nm。可选地,所述凸起结构21在平行于所述第一介质层2厚度方向的截面的高度为400nm。参照图1和图12中所示,在电磁波从上表面入射时,当凸起结构21的阵列的高度在100nm-1600nm范围内变化时,超宽带吸收器在400nm

4000nm波段的吸收性能得到了提升。当凸起结构21阵列的高度分别为100nm、400nm、700nm、1000nm、1300nm和1600nm时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是85%、92%、94%、95%、97%、98%。因此,当电磁波从上表面入射时,凸起结构21阵列的高度改善了该超宽带吸收器在400nm

4000nm波段的吸收性能。
73.参照图1和图13中所示,在电磁波从下表面入射时,当凸起结构21的阵列的高度在100nm-1600nm范围内变化时,超宽带吸收器在400nm

4000nm波段的吸收性能得到了提升。当凸起结构21阵列的高度分别为100nm、400nm、700nm、1000nm、1300nm和1600nm时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是75%、81%、82%、83%、84%、84%。因此,当电磁波从下表面入射时,凸起结构21阵列的高度改善了该结构在400nm

4000nm波段的吸收性能。综合来看,凸起结构21阵列的高度对器件的带宽和吸收效率有调节作用,且凸起结构21阵列的高度为400nm时,电磁波从上表面入射和从下表面入射时的吸收效率均较佳,因此本公开实施例中凸起结构21阵列的高度采用400nm。
74.进一步地,所述凸起结构21在平行于所述第一介质层2厚度方向的截面的宽度范围为100nm-350nm。可选地,所述凸起结构21在平行于所述第一介质层2厚度方向的宽度为350nm。参照图1、图14和图15所示,在凸起结构21周期阵列的情况下,凸起结构21在平行于第一介质层2厚度方向的截面的宽度分别为100nm、150nm、200nm、250nm、300nm和350nm时,电磁波从上表面入射时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是74%、78%、81%、85%、88%和91%;电磁波从下表面入射时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是73%、74%、75%、76%、77%和80%,可以看出,凸起结构阵列21在平行于第一介质层2厚度方向的截面的宽度对上表面的吸收效率起调节作用。当凸起结构阵列21的宽度为350nm时,即相邻两凸起结构21上的两第二金属层底部之间的间隙为0nm时,此时超宽带吸收器的上表面和下表面的吸收效率最高;当凸起结构阵列21在平行于第一介质层2厚度方向的截面的宽度小于350nm时,即相邻两凸起结构21上的两第二金属层底部之间的间隙大于0nm时,此时超宽带吸收器的上表面和下表面的吸收效率下降。
75.参照图1和图2,所述第二金属层5背离所述第二介质层4的一侧设置有第三介质层6。通过第三介质层6的设置可以提升吸收效率,还可以对上述超宽带吸收器的结构起到保护的作用,更易于与其他器件集成。
76.可选地,所述第三介质层6可以为二氧化硅或二氧化铝。
77.进一步地,所述第三介质层6背离所述第二金属层5的一侧为平面结构。通过将第三介质层6背离基底1的一侧设置为平面结构便于第三介质层6对超宽带吸收器的其他器件起到保护的作用,更易于超宽带吸收器与其他器件的集成。
78.可选地,在所述基底1的厚度方向上,所述第三介质层6背离所述第二金属层5的一侧与所述第二金属层5背离所述第二介质层4的一侧之间的最远距离为h,h≤1600nm。可选地,所述第三介质层6背离所述第二金属层5的一侧与所述第二金属层5背离所述第二介质层4的一侧之间的最远距离为400nm或1400nm。
79.结合图16和图17所示,当第三介质层6的厚度分别为0nm、200nm、400nm、600nm、800nm、1000nm、1200nm、1400nm和1600nm时,电磁波从上表面入射时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是92%、92%、93%、90%、86%、86%、90%、93%、91%;电磁波从下表面入射时,该超宽带吸收器的平均吸收效率分别是81%、78%、79%、80%、80%、79%、79%、79%、79%。当第三介质层6背离第二金属层5的一侧,且与第二金属层5背离第一介质层2的一侧之间的最远距离h分别为400nm和1400nm时,电磁波从上表面入射时,该超宽带吸收器的平均吸收效率是93%,此时,电磁波从上表面入射时,该超宽带吸收器的平均吸收效率略有提升。可以看出,通过第三介质层6的设置不仅可以保护第二金属层5,方便与其它器件集成,而且可以提升电磁波从上表面入射时的吸收效率。
80.参照图1-图19,本公开实施例还提供了一种超宽带吸收器的制备方法,包括:
81.在所述基底1上形成所述第一介质层2;
82.采用纳米压印技术或光刻技术在所述第一介质层2背离所述基底1的一侧形成所述凸起结构21阵列;
83.采用第一掩模版7在所述凸起结构21阵列表面形成所述第一金属层3;
84.采用第二掩模版8在所述第一金属层3表面形成所述第二介质层4;
85.采用第三掩模版9在所述第二介质层4表面形成所述第二金属层5。
86.通过简单的纳米压印或光刻技术,结合镀膜和沉积技术,可以大批量制备,方便迅速量产,投入市场。
87.进一步地,所述第一掩模版7的镂空尺度为所述第一金属层3的厚度和所述凸起结构21在所述基底1厚度方向截面的宽度之和;
88.所述第二掩模版8的镂空尺度为第一掩模版7的镂空尺度和所述第二介质层4的厚度之和;
89.所述第三掩模版9的镂空尺度为所述第二掩模版8的镂空尺度与所述第二金属层5的厚度之和。
90.参照图18-图19,具体地,所述第一介质层2通过涂布光刻胶设置于所述基底1上;所述第一金属层3和所述第二金属层5均可通过电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射的方法形成;所述第二介质层4通过电感耦合等离子体化学气相沉积或原子层沉积的方法形成。本技术提供的超宽带吸收器通过上述方法形成,无须采用现有技术的电子束光刻/离子束光刻、刻蚀等工艺,制作成本低,便于大规模、批量化生产,且易与光电子器件集成,有望在显示、印刷、光伏等领域广泛应用,如在显示领域可用于构成液晶显示面板中彩色滤光片基板上的黑色矩阵,在绿色印刷领域有望替代重污染的染料/颜料产生黑色,在光伏领域可用于太阳光光能捕获,还可应用于隐身、电磁屏蔽等。
91.在加工制造过程中,在基底1上沉积第一介质层2,第一介质层2可以为二氧化硅或二氧化铝;采用纳米压印技术或光刻技术在第一介质层2背离基底1的一侧形成凸起结构21阵列,其中凸起结构21阵列可以为周期阵列或非周期阵列;采用第一掩模版7在所述第一介质层2的纳米凸起结构21阵列表面可以通过电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射的方法形成第一金属层3,第一金属层3可以为镍、铬、钛等金属;采用第二掩模版8在第一金属层3表面可通过电感耦合等离子体化学气相沉积或原子层沉积的方法形成第二介质层4,第二介质层4可以为二氧化硅或二氧化铝;采用第三掩模版9在第二介质层4表面可通过电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射的方法形成所述第二金属层5,第二金属层5可以为镍、铬、钛等金属。
92.具体地,第一掩模版7的镂空尺度为凸起结构21在平行于基底1厚度方向截面的宽度与第一金属层3的厚度之和;第二掩模版8的镂空尺度为第一掩模版7的镂空尺度和第二介质层4的厚度之和;第三掩模版9的镂空尺度为第一掩模版7的镂空尺度与第二介质层4的厚度之和。
93.结合图2,进一步地,本技术的超宽带吸收器的制备方法,还包括在所述第二金属层5表面形成第三介质层6。第三介质层6可以为二氧化硅或二氧化铝,第三介质层6可以通过电感耦合等离子体化学气相沉积或原子层沉积的方法形成于第二金属层5上,通过第三介质层6对超宽带吸收器的其他器件起到保护作用,更易于超宽带吸收器与其他器件的集成。
94.进一步地,参照图1-图22所示,本公开实施例还提供了一种超宽带吸收器的制备方法,包括:
95.在所述基底1上形成所述第一介质层2;
96.采用纳米压印技术或光刻技术在所述第一介质层2背离所述基底1的一侧形成所述凸起结构21阵列;
97.在所述凸起结构21阵列表面形成一层金属层,通过第四掩模版10对所述金属层进
行刻蚀,形成所述第一金属层3;
98.在所述第一金属层3表面形成一层介质层,通过第五掩模版11对所述介质层进行刻蚀,形成所述第二介质层4;
99.在所述第二介质层4表面形成一层金属层,用第六掩模版12对金属层进行刻蚀,形成第二金属层5。
100.参照图20-图22,在加工制造过程中,在基底1上沉积第一介质层2;采用纳米压印技术或光刻技术在第一介质层2背离基底1的一侧形成凸起结构21阵列;在第一介质层2的凸起结构21阵列表面形成一层金属层,金属层的金属可以为镍、铬、钛等,采用第四掩模版10对这金属层进行刻蚀,形成第一金属层3;在第一金属层3表面形成一层介质层,介质层可以为二氧化硅或二氧化铝,用第五掩模版11对介质层进行刻蚀,形成第二介质层4;在第二介质层4表面形成一层金属层,金属层的金属可以为镍、铬、钛等,用第六掩模版12对金属层进行刻蚀,形成第二金属层5。
101.进一步地,所述凸起结构21为周期阵列,所述第四掩模版10的镂空尺度为所述凸起结构21的阵列周期与所述第一金属层3的厚度和所述凸起结构21在所述基底1的厚度方向的截面的宽度之差;所述第五掩模版11的镂空尺度为所述第四掩模版10的镂空尺度与所述第二介质层4的厚度之差;所述第六掩模版12的镂空尺度为所述第五掩模版11的镂空尺度与第二金属层5的厚度之差。具体地,所述凸起结构21的阵列周期可以根据实际需求等情况进行选择。
102.进一步地,所述刻蚀可以为反应离子刻蚀技术,也可以为现有技术中的其他刻蚀方式。
103.需要说明的是,本技术提供的超宽带吸收器可应用于众多光电领域,例如太阳能电池、热光伏、隐身等方面,可以为无油墨印刷实现黑色提供解决方案,也可以用于显示领域的黑色矩阵,改善显示面板所显示的图像的对比度。
104.以上所述仅是本技术的优选实施方式,并不用于限制本实用新型,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,比如从圆锥结构阵列拓展至三棱锥、四棱锥结构阵列等,改变阵列的排布方式,优化圆锥结构阵列的周期、高度、宽度,改变镀膜材料及镀膜厚度等等,从而获得更宽的带宽和角度宽容性,这些都属于本实用新型的保护范围。
105.本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。凡在本技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。因此,本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。