本文關(guān)鍵詞：基于納米壓印的超材料近紅外吸收器制備研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超材料近完美吸收器可實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線電、微波、太赫茲、紅外到可見光波段的入射光的近100%吸收。應(yīng)用廣泛,如太陽(yáng)能光伏、空間光調(diào)制器、傳感器、紅外隱身、光電探測(cè)等。超材料近完美吸收器的結(jié)構(gòu)通常由金屬顆粒-介質(zhì)層-金屬反射層構(gòu)成,其高吸收率來(lái)源于表面金屬顆粒、介質(zhì)層之間產(chǎn)生的局域等離子體激元共振(LSPR)。在入射電磁波的激發(fā)下,金屬顆粒中的電荷發(fā)生集體振蕩,顆粒的光學(xué)吸收在等離激元共振頻率處達(dá)到最大,并且顯示近場(chǎng)幅度增強(qiáng)。有研究證明,超材料近完美吸收器的吸收特性與金屬顆粒的尺寸、形貌和介質(zhì)層的材料和厚度密切相關(guān)。納米顆粒、納米孔、納米球等一些可精確控制形狀、尺寸、間距的金屬納米結(jié)構(gòu)制備方法的發(fā)展,促進(jìn)了局域等離激元的研究。金屬微納結(jié)構(gòu)的加工方法主要有:光刻、電子束曝光、極紫外光刻、激光直寫、納米壓印等。普通光刻分辨率較低,極紫外光刻、電子束曝光技術(shù)、激光直寫成本高且效率低,納米壓印在批量制備納米級(jí)別尺寸的結(jié)構(gòu)具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。我們?cè)O(shè)計(jì)優(yōu)化了一個(gè)在近紅外波段1.2微米具有近完美吸收的超材料吸收器,結(jié)構(gòu)為金納米圓顆粒-SiO2介質(zhì)層-金反射層。以該設(shè)計(jì)為藍(lán)圖,利用紫外固化軟壓印技術(shù)制備了一系列具有不同介質(zhì)層厚度的器件。紫外壓印具有分辨率較高、對(duì)模板的損壞小、壓印效率高、易脫模等優(yōu)點(diǎn),因此被我們選擇作為金納米可以的制備方法。使用PDMS作為壓印模板,制備了一系列不同直徑的結(jié)構(gòu),并分析了實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)壓印結(jié)構(gòu)的影響。我們利用紅外反射譜測(cè)量,定量研究了這些器件的吸收特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),介質(zhì)層厚度、金屬顆粒尺寸都會(huì)影響LSPR共振頻率,介質(zhì)層厚度的增加會(huì)導(dǎo)致共振頻率藍(lán)移,顆粒尺寸的增加會(huì)導(dǎo)致共振頻率紅移。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了納米壓印技術(shù)制備的超材料器件具有工藝可靠性好,加工精度高等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的吸收率變化趨勢(shì)與理論預(yù)期相符,吸收率較高。
【關(guān)鍵詞】：超材料吸收器 局域等離激元共振 納米壓印
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB34;TN21
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 引言10-28
• 1.1 超材料近完美吸收器10-15
• 1.1.1 局域等離激元共振12-13
• 1.1.2 影響LSPP共振頻率的因素13-15
• 1.1.3 基于LSPR的超材料吸收器15
• 1.2 納米壓印技術(shù)簡(jiǎn)介15-25
• 1.2.1 熱納米壓印17-19
• 1.2.2 紫外固化納米壓印19-20
• 1.2.3 微接觸納米壓印20-21
• 1.2.4 納米壓印存在的問(wèn)題21-25
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)25-28
• 2 數(shù)值模擬計(jì)算研究28-36
• 2.1 基于有限元方法COMSOL軟件28-29
• 2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與COMSOL建模29-31
• 2.3 結(jié)果31-36
• 3 使用紫外納米壓印技術(shù)制備超材料紅外吸收器36-60
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料36-37
• 3.2 吸收器制備過(guò)程37-46
• 3.2.1 基底準(zhǔn)備37-38
• 3.2.2 PDMS模板制備38-41
• 3.2.3 紫外固化納米壓印41-42
• 3.2.4 反應(yīng)離子刻蝕42-43
• 3.2.5 金屬沉積與剝離43-46
• 3.3 UV-NIL壓印的結(jié)果與分析46-55
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響46-51
• 3.3.1.1 壓印參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響46-49
• 3.3.1.2 刻蝕參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響49-51
• 3.3.2 吸收器的金屬顆粒結(jié)構(gòu)51-55
• 3.4 吸收性能的測(cè)試55-60
• 4 納米壓印技術(shù)應(yīng)用于石墨烯器件60-68
• 4.1 石墨烯的物理特性及制備60-62
• 4.2 使用納米壓印技術(shù)制備石墨烯微納結(jié)構(gòu)62-64
• 4.2.1 石墨烯的轉(zhuǎn)移制備62-63
• 4.2.2 石墨烯的微納結(jié)構(gòu)制備63-64
• 4.3 石墨烯的表征64-68
• 5 結(jié)論與展望68-72
• 5.1 結(jié)論68-69
• 5.2 展望69-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 邵磊;阮琦鋒;王建方;林海青;;局域表面等離激元[J];物理;2014年05期

2 魏玉平;丁玉成;李長(zhǎng)河;;納米壓印光刻技術(shù)綜述[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2012年08期

3 何大偉;程新紅;王中健;徐大朋;宋朝瑞;俞躍輝;;反轉(zhuǎn)膠lift-Off工藝制備堆棧電感[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2010年02期

4 肖時(shí)卓;鄒應(yīng)全;;紫外納米壓印抗蝕劑的研究進(jìn)展[J];信息記錄材料;2009年05期

5 蘭紅波;丁玉成;劉紅忠;闕艷榮;陶巍巍;李寒松;盧秉恒;;常溫納米壓印軟模具變形機(jī)理研究[J];中國(guó)科學(xué)(E輯:技術(shù)科學(xué));2009年01期

6 張亞軍;丁玉成;盧秉恒;;基于光刻版的無(wú)留膜紫外納米壓印技術(shù)研究[J];微細(xì)加工技術(shù);2007年04期

  本文關(guān)鍵詞：基于納米壓印的超材料近紅外吸收器制備研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：467196