基于微纳结构的光吸收体及结构色器件的研究

发布时间：2023-08-18 18:29

　　随着纳米光子学的不断发展,人类得以在微纳米尺度调控光与物质的相互作用,使得入射到物体表面的光波实现特殊的反射、透射、吸收、散射等特性。二元光学、光子晶体、超材料、拓扑材料等各式新颖的结构大大丰富了调控手段,催生了一大批新颖的光学功能器件。包括宽带吸收器件、结构色器件、光学隐身器件、光学异常折射器件等在内的众多器件,使得人们可以用前所未有的方式对光波在内的电磁波进行任意调控。本文中,我们研究了利用微结构对光波进行调控,主要包括宽带吸收材料及其辐射散热性质、单片集成的结构色器件以及动态可调的透射式结构色器件三个方面。首先,基于碳基材料,我们提出了一种制备宽带吸收材料的新工艺——自掩膜刻蚀效应。利用该效应,我们在普通的压缩石墨板上制备了直径百纳米的纳米针结构。控制刻蚀工艺,我们可以控制纳米针结构的高度,进而控制器件的吸收特性。实验结果表明,该器件在400 nm-10 μm波段都可以实现大于99%的吸收率。同样的,我们在柔性石墨膜上也制备了纳米针结构,该器件在400 nm-15 μm可以实现99%的吸收率。同时,实验测得该器件的导热率高达630 Wm-1K-1。我们还测试了该器件的辐射散热效果...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
缩写和符号清单
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 光吸收(辐射)器件及应用
        1.2.1 吸收(辐射)器件的研究现状
        1.2.2 吸收(辐射)器件在太阳能方面的应用
        1.2.3 吸收(辐射)器件在热管理方面的应用
    1.3 结构色器件
    1.4 研究内容与创新点
        1.4.1 主要内容
        1.4.2 创新点
2 吸收体与结构色器件的研究方法
    2.1 理论基础
        2.1.1 黑体辐射
        2.1.2 液晶
    2.2 数值仿真方法
        2.2.1 FDTD算法
        2.2.2 法布里-珀罗腔
        2.2.3 颜色计算
    2.3 工艺制备方法
        2.3.1 薄膜工艺
        2.3.2 图案化工艺
    2.4 测试方法
    2.5 本章小结
3 石墨纳米针宽带光吸收器件
    3.1 引言
    3.2 器件制备与表征
        3.2.1 器件制备
        3.2.2 形貌表征
        3.2.3 反射率测试
    3.3 原理分析
    3.4 本章小结
4 基于宽带吸收体的辐射散热器件
    4.1 引言
    4.2 器件制备与表征
        4.2.1 器件制备
        4.2.2 形貌表征
        4.2.3 吸收率测试
        4.2.4 导热性能测试
        4.2.5 散热性能测试
    4.3 原理分析
    4.4 本章小结
5 单片集成的阶梯式FP腔结构色器件
    5.1 引言
    5.2 结构设计
    5.3 器件制备
    5.4 测试与表征
    5.5 本章小结
6 基于液晶的动态结构色器件
    6.1 引言
    6.2 结构设计
    6.3 制备与测试
    6.4 原理分析
    6.5 本章小结
7 总结与展望
参考文献
附录
作者简介



本文编号：3842719