[发明专利]生成超材料的方法及由此生成的超材料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请引用并要求于2011年6月7日提交美国专利商标局的“Flexible Vis-IR Metamaterials and Their Applications in Highly Sensitive Chemical and Biological Sensing”申请的优先权益，其正式指定的序列号为61/494,099。于2011年6月7日提交的所述申请的内容为了所有目的通过引用整体合并于此。

技术领域

本发明涉及一种生成超材料的方法及由此生成的超材料。

背景技术

超材料已经被显示为在光学领域增强等离子体和光子的设计和操纵的有效方式。通过在超材料内使用“人造原子”，例如裂环谐振器(SRR)，可获得具有超出传统、天然存在的材料或复合物的局限性的光学特性的超材料。在可见光和红外(vis-IR)区内实现超材料的电磁响应可能开启了全新范围的光子应用领域，例如安全成像、遥感以及可切换且可转换的光频谐振器件。

还感兴趣的是在各种应用中，特别是在传感中向超材料提供柔性。将功能性、高性能的电子器件集成到机械柔性且可变形的基板上，这在柔性电子器件，例如柔性显示器、太阳能电池、纳米线电子器件和传感电路中提供了广阔前景。与例如硅和玻璃的刚性基板比较，基于柔性且可拉伸的塑料或弹性体的基板在柔性、透明度、轻质、便携性、低成本、适合操纵和生物相容性方面呈现巨大优势。另一方面，基于拓扑设计和对光的操纵的转换光学的最新进展使得柔性功能光学成为对控制光波来说有吸引力的选择，这可继而带来功能柔性光子器件的一体化，如在应变调谐应用中所证明的那样。在其它应用领域中，例如，超材料中的柔性使得有可能在重要的对象周围“包裹(wrap)”轻质、透明的超材料以充当光学斗篷(cloak)。制造超材料(特别是基于柔性材料的超材料)的现有技术方法包括在刚性和平坦的基板(例如硅和石英)上制造超材料后，使用直接转移法将超材料嵌入柔性的弹性基体中。然而，这些方法具有弊端，例如与所得超材料的分辨率相关的局限性，并且需要冗长的工艺序列。鉴于在可见光和红外范围内需要超材料具有极高的分辨率，对于这类应用的情况尤其如此。

综上所述，需要一种改善的生成超材料的方法及由此生成的超材料，来缓解至少一些上述问题。

发明内容

在第一方面，本发明涉及生成在可见光-红外范围内可操作的超材料的方法。所述方法包括

a)将导电材料层沉积在基板上；

b)在所述导电材料层上形成电子束光刻胶层；

c)使用电子束光刻将所述电子束光刻胶层图案化以形成有图案的基板；

d)将贵金属层沉积在所述有图案的基板上；和

e)除去所述光刻胶。

在第二方面，本发明涉及通过根据第一方面的方法生成的超材料。

在第三方面，本发明涉及在可见光-红外范围内可操作的超材料，所述超材料在基板上包含具有约20nm至约40nm的最小线宽的裂环谐振器。

在第四方面，本发明涉及用于化学或生物传感的透明光子器件或传感器，所述透明光子器件或传感器包含根据第二方面或第三方面的超材料。

在第五方面，本发明涉及根据第二方面或第三方面的超材料在滤光器、磁滤波器(magneto filter)、偏振检测器、光子器件和传感器中的用途。

附图说明

当结合非限制性实例以及附图考虑时，参考详细描述可更好地理解本发明，其中：