[发明专利]一种应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器及其制备方法

权利要求书

1.一种应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：包括，选择性辐射器为由底层钨、二氧化硅、顶层钨组成的钨-二氧化硅-钨组成三明治MIM结构；其中顶层钨由亚单元结构组成，每个亚单元结构由钨小圆环组成。

2.如权利要求1所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：所述底层钨、二氧化硅、顶层钨，分别为底层钨120nm，二氧化硅70nm，顶层钨90nm。

3.如权利要求1所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：所述相邻亚单元结构的周期(中心间距)为600～900nm。

4.如权利要求1所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：所述亚单元结构，由相同的钨小圆环组成，包括但不限于将四个小圆环按照正方形排布。

5.如权利要求4所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：所述正方形排布，每个亚单元结构中相邻的钨小圆环中心间距为270nm。

6.如权利要求1所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：所述钨小圆环，圆环外围半径为108nm，内围半径为40nm。

7.如权利要求1所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：所述选择性辐射器在0.8μm—1.65μm内的平均发射率大于0.9，在大于2μm的波段内的平均发射率小于0.1。

8.如权利要求1所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：所述选择性辐射器在入射角度小于60°范围内，所述的结构均可实现大于25％的系统效率和大于60％的光谱效率。

9.如权利要求1所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器，其特征在于：所述选择性辐射器可以应用在热光伏系统和近场热光伏系统等能量转换技术。

10.如权利要求1～9所述应用于热光伏系统的超表面选择性辐射器的制备方法，其特征在于：所述制备方法，包括，

镀膜：多靶磁控溅射技术加工金属钨层，溅射气体为氩气，溅射时长为315s；采用电感耦合等离子体化学气相沉积设备加工二氧化硅层，于70～300℃之间沉积二氧化硅薄膜，沉积速率大于8nm/min；按顺序分别沉积底层钨、二氧化硅层、顶层钨三层结构；

光刻：利用电子束直写曝光系统(EBL)在顶层钨上形成有光刻胶的图案；采用AR-P6200.3光刻胶涂覆在顶层钨上；在180℃的加热板上烤胶2min，随后冷却至常温放置于光刻机中；显影过程采用甲基异丙丁酮轻晃75s，随后在异丙醇中浸泡60s；

刻蚀：采用Sentech金属刻蚀机(Sentech ICP Reactive Ion Etching System)对上步的样品进行刻蚀，将光刻胶上的图案转移至钨表层，反应气体采用六氟化硫SF₆与氩气Ar按照1:1的比例混合，反应时间为15s；

去胶：常温下分别将样品在丙酮和异丙醇中浸泡5分钟后得到最终超表面结构。