论文信息：
Wei-Jie Liu, Ren-Jie Li, Chao-Feng Wang, Zhu-Fei Yue, Xiao-Wei Zhang, Yang Yang, Zhuo Li, and Yan-Ze Gao, Broadband visible absorber with enhanced infrared emissivity for infrared scene generation, Optics Express Vol.32, 46167 (2024).
论文链接：
https://doi.org/10.1364/OE.546333
研究背景
宽带光吸收器具有广泛的应用，包括光热转换、太阳蒸发和红外场景生成。为了实现宽带吸收，研究人员开发了各种吸收器设计，如超材料吸收器、纳米结构阵列和热蒸发金属黑色吸收器。超材料吸收器通常由三层金属-绝缘体-金属结构组成，其中表面金属图案需要复杂的纳米加工工艺，如光刻，这使得大规模制造具有挑战性。利用这些结构实现宽带吸收需要设计具有多尺寸或多层图案的顶层金属层，以耦合不同的吸收峰，这进一步增加了设计的复杂性。纳米结构阵列，包括纳米锥体、纳米棒和纳米锥，由于其高表面粗糙度，通过多次内部反射增强光吸收。虽然这些阵列可以实现高吸收率和宽带吸收，但它们的制造通常依赖于自上而下的方法，某些模式需要光刻，增加了制造过程的复杂性和成本。热蒸发金属黑吸收剂具有宽带吸收特性，可以一步制备。然而，由于金属晶体结构和热蒸发过程的限制，这些吸收剂往往存在粘附性差和热稳定性低的问题。
研究内容
图1.(a)利用Al-Cr吸收体生成红外图像.(b)利用SEM图像模拟Al-Cr吸收剂微观结构.
图2.在石英衬底上制备铝铬吸收剂的方法.
图4.(a) Al-Cr膜的AFM俯视图和3D视图图像。(b) Al-Cr吸收器的俯视图和三维视图AFM图像。(c)铝铬膜和铝铬吸收体的表面波动曲线。
图7.(a)由多个阻抗连续变化的离散谐振器组成的纳米锥体结构示意图。(b)模型A和模型b在400-1100 nm范围内的模拟吸收结果。(c)模型A和模型B在400 nm和980 nm波长处的电场分布结果。
图8.模拟不同条件下的吸收。(a)模拟不同小圆半径的吸收。(b)不同大圆半径的模拟吸收。(c)模拟不同锥体高度的吸收。(d)不同量（1、4、9、16）Al-Cr晶体的模拟吸收结果和模型B的实测结果。
图9.(a)不同湿蚀时间下平面Al-Cr膜和Al-Cr吸收体的反射光谱。(b)不同湿蚀时间下平面Al-Cr膜和Al-Cr吸收剂的透射光谱。(c)不同湿蚀时间下平面Al-Cr膜和Al-Cr吸收剂的吸收光谱。(d) Al-Cr吸收体1的模拟吸收结果和实测结果。
图10.不同厚度Al-Cr吸收体对光学性能的实测和模拟结果：(a)不同厚度Al-Cr吸收体的实测吸收。(b) 0.86µm厚度Al-Cr吸收体的实测和模拟结果。(c) 1.5µm厚度Al-Cr吸收体的实测和模拟结果。(d) 2.0µm厚度Al-Cr吸收体的实测和模拟结果。
图11.铝铬吸收器产生红外图像原理图。
结论与展望
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