[发明专利]可在近红外波段利用法诺共振增强吸收的不对称超材料

说明书

本发明公开一种可在近红外波段利用法诺共振增强吸收的不对称超材料。通过将超材料的谐振单元移离其中心位置,并旋转一个角度，改变其对于电磁波的透过特性。使得原本的偶极子变成四偶极子，共振得到增强,使其在近红外波段中形成一个尖锐的高品质因数的法诺共振，从而增强对近红外光的吸收。本发明可应用于光电池、慢光、传感、非线性及光开关等领域。

技术领域

本发明涉及一种近红外波吸收材料。

背景技术

传统的近红外波吸收器通常是基于一种单一尺寸等离子体谐振结构产生的单一频段的共振吸收，以及基于两种及以上不同尺寸的复杂等离子体谐振结构产生的两个及以上分立频段的共振吸收。这类吸收器结构设计复杂、尺寸面积有限且制作成本高，使得这类吸收器难以有效推广应用。

有的研究者通过组合不同共振频段的共振单元以获得多个吸收频带从而展宽吸收带宽，但却进一步增加了制作工艺的难度和降低了生产的可重复性，限制了此类吸收器的实用性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可以在近红外波段利用法诺共振增强吸收的不对称超材料。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种可在近红外波段利用法诺共振增强吸收的不对称超材料，包括介质层和金属层，以及形状相同的谐振子A和谐振子B；

所述介质层材料选自硅、二氧化硅或锗，厚度为20纳米至10微米；

所述介质层(覆盖于金属层上方，其材料选自Al、Ag、Au、Cu或Ni，厚度为20纳米至10微米；

所述谐振子A和谐振子B形成于介质层的上表面，其材料选自Al、Ag、Au、Cu或Ni，高度为1纳米至1微米；

所述谐振子A和谐振子B均为柱体；所述谐振子A和谐振子B在介质层上表面投影图形的中心点关于介质层上表面的中心点对称；

所述谐振子A和谐振子B在介质层上表面投影图形的中心点的连线所在的直线记为x轴；

所述谐振子A在介质层上表面投影图形的对称轴记为线段K1；

所述谐振子B在介质层上表面投影图形的对称轴记为线段K2；

线段K1垂直于x轴，线段K1与线段K2夹角为α，α＞0°。

进一步，所述谐振子A和谐振子B在介质层上表面投影图形的中心点分别记为Oa和Ob，介质层上表面的中心点为x轴的o点；Oa点与o点的连线记为L1,Ob点与o点的连线记为L2；L1的取值范围为50纳米至200纳米，L2＝L1。

进一步，所述金属层的上下表面为矩形，其边长范围是宽度为1微米至2厘米；

所述介质层的上下表面为矩形，其边长范围是宽度在1微米至2厘米；

所述谐振子A的上下底面均为大小相同的椭圆，所述线段K1为椭圆的长轴；K1的长度范围为20纳米至1微米；

所述谐振子B的上下底面均为大小相同的椭圆，所述线段K2为椭圆的长轴；K2的长度范围为20纳米至1微米。

值得说明的是，本发明通过将超材料的谐振单元移离其中心位置,并旋转一个角度，改变其对于电磁波的透过特性。使得原本的偶极子变成四偶极子，共振得到增强,使其在近红外波段中形成一个尖锐的高品质因数的法诺共振，从而增强对近红外光的吸收。本发明的技术效果是毋庸置疑的，其结构可以产生法诺共振，从而增强电磁波收效果，可用于增强光电池的光电转换能力以及调控器件对电磁波的吸收能力。对近红外波的吸收效果，通过实施例得到验证。本发明可应用于光电池、慢光、传感、滤波器、非线性及光开关等领域。

附图说明

图1为本发明实施例的器件结构示意图；