0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

面向可见光应用的锰基宽带超构材料吸收器简析

MEMS 来源:MEMS 2023-08-12 09:33 次阅读

近十年来,人们对超构材料吸收器(Metamaterial Absorber,MA)产生了浓厚的兴趣,这种吸收器由金属-绝缘体-金属(MIM)制成的亚波长尺寸单元按周期或非周期的排列方式构成。超构材料独特的电磁(EM)特性(例如负磁导率和负介电常数等),使其能够有效地被用于太阳能收集、无线通信传感器等各种应用。

迄今,基于超构材料吸收器设计的研究已有广泛报道。根据EM超构材料工作的光谱范围,它们可以很容易地在不同频率下工作,包括太赫兹、可见光和红外(IR)波段。对于吸收带宽分类,窄带超构材料吸收器可应用于热发射操纵、传感器、纳米天线谐振器等。另一方面,宽带超构材料吸收器则可用于热发射器、太阳能转换器以及各种其他光电子应用。

近些年,学术界投入了广泛的研究,以拓宽吸收带宽以提高其性能和功能性。实现宽带吸收的一种方法是通过集成各种尺寸的多个谐振器来形成吸收单元。通过改变所涉及谐振器的几何形状和结构尺寸,这类吸收器在实现所需吸收光谱特性方面提供了很高的灵活性。另一种方法是使用在垂直方向上具有不同几何参数的多层结构,通过介电层分隔,以拓宽吸收光谱带宽。

然而,多层结构需要复杂的微制造工艺,以及更高的成本。这可能会阻碍超构材料吸收器的发展。因此,有必要开发能够实现高效吸收的简单拓扑超构材料。

MIM配置可以提供增强的吸收带宽。到目前为止,学术界已经提出了多项研究来最大限度地提高超构材料吸收器结构在强度和宽带吸收。最常见的方法是优化结构尺寸以及结构顶面金属层的形貌。

例如,有报道平均吸光度为97.85%的三棱柱形超构材料吸收器在200~2980 nm范围内实现了近乎完美的吸收。另一种具有双尺寸斧形谐振器的超构材料吸收器结构在可见光至近红外光谱范围(即320~982 nm)表现出了超过90%的吸收。此外,有报道介绍了基于纳米盘形谐振器的超构材料设计,用于可见光至中红外范围(即478~3278 nm)的光吸收,从而实现宽带吸收。

对于可见光区,已有研究多种基于MIM配置的设计。有报道提出了一种基于Al-SiO2的三层超构材料吸收器,在450~600 nm范围内的平均吸收率高于95%。不过,该波段仍不足以满足太阳能收集等应用日益增长的需求,这些应用需要具有完美吸收特性的超宽带。

因此,具有完美吸收和宽入射角的薄型、宽带可见光吸收器是最佳设计。据麦姆斯咨询介绍,埃及赫尔湾大学(Helwan University)电子通信工程学院的研究人员设计了一种基于锰(Mn)的新型吸收器,可在整个可见光谱(400~800 nm)提供超高吸收。所提出的吸收器结构基于MIM配置构建。该研究成果已经以“Design and optimization of broadband metamaterial absorber based on manganese for visible applications”为题,发表于Scientific Reports期刊。

该研究获得的厚度为190 nm的最佳结构,能够在可见光波段(400~800 nm)实现94%以上的吸收,平均吸收率为98.72%,在365~888 nm范围内实现90%以上的吸收。在447~717 nm范围内,该设计呈现了99%以上的吸收率,提供了270 nm的超宽带宽。

所提出的超构材料吸收器设计为了实现最佳性能,使用粒子群优化(PSO)算法对吸收器单元的几何参数进行了微调。此外,研究人员还讨论了电场和磁场分布,以阐明宽带完美吸收的物理机制。

4b3fd958-3861-11ee-9e74-dac502259ad0.jpg

所提出宽带超构材料吸收器(BMA)的示意图

4b596cba-3861-11ee-9e74-dac502259ad0.jpg

(a)具有所提出设计的三种不同吸收器配置的3D视图,以及(b)具有所提出设计的所有三种吸收器配置的吸收光谱

本研究所提出的超构材料吸收器结构具有优异的吸收性能,使其适用于光学传感器、热发射器和彩色成像等各种应用。






审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 太阳能电池
    +关注

    关注

    22

    文章

    1158

    浏览量

    69260
  • 转换器
    +关注

    关注

    27

    文章

    8596

    浏览量

    146657
  • 无线通信
    +关注

    关注

    58

    文章

    4488

    浏览量

    143336
  • 谐振器
    +关注

    关注

    4

    文章

    1131

    浏览量

    65825
  • 吸收器
    +关注

    关注

    0

    文章

    13

    浏览量

    1894

原文标题:面向可见光应用的锰基宽带超构材料吸收器

文章出处:【微信号:MEMSensor,微信公众号:MEMS】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    航天级100krad压控电流吸收器(0-200mA)电路

    电子发烧友网站提供《航天级100krad压控电流吸收器(0-200mA)电路.pdf》资料免费下载
    发表于 09-20 10:04 1次下载
    航天级100krad压控电流<b class='flag-5'>吸收器</b>(0-200mA)电路

    创新技术驱动:车载可见光相机在智能交通中的新应用

    车载可见光相机作为现代智能交通系统中的重要组成部分,正凭借其独特的技术优势和广泛的应用场景,不断推动着智能交通领域的创新与发展。
    的头像 发表于 09-18 17:14 267次阅读
    创新技术驱动:车载<b class='flag-5'>可见光</b>相机在智能交通中的新应用

    PHOTONIS可见光 - 近红外相机介绍

    解决方案的承诺而闻名。 Photonis 的可见光和近红外 (VIS/NIR) 相机和核心在从明亮的日光到昏暗的环境等各种光照条件下均具有无与伦比的成像能力。这些相机核心配备灵敏的 CMOS 传感和图像增强管,可满足各种行业和应用的需求,提供具有高清分辨率和出色灵敏度的
    的头像 发表于 08-13 06:20 254次阅读

    科学家开发出首台可见光飞秒光纤激光

    光纤激光的实验装置图 加拿大拉瓦尔大学科学家开发出了第一台可在电磁光谱的可见光范围内产生飞秒脉冲的光纤激光,这种能产生超短、明亮可见波长脉冲的激光
    的头像 发表于 07-25 06:43 220次阅读
    科学家开发出首台<b class='flag-5'>可见光</b>飞秒光纤激光<b class='flag-5'>器</b>

    慧视VIZ-GT05V三轴双可见光吊舱:工业级无人机吊舱新选择

    慧视VIZ-GT05V是一款微型的三轴双可见光惯性稳定吊舱,搭载一颗千万级可见光CMOS传感和一颗星光级可见光CMOS传感,具备大小两个
    的头像 发表于 07-12 08:29 417次阅读
    慧视VIZ-GT05V三轴双<b class='flag-5'>可见光</b>吊舱:工业级无人机吊舱新选择

    红外光转可见光,革新可见光通信未来

    近日,印度科学研究所(IISc)的研究人员取得重大突破,成功制造出一种能够将红外光转换为可见光的新型设备。►►►科普光转换技术:是一种将光从一种波长转换为另一种波长的技术。波长决定了光的颜色和性质
    的头像 发表于 06-26 08:11 939次阅读
    红外光转<b class='flag-5'>可见光</b>,革新<b class='flag-5'>可见光</b>通信未来

    新型量子传感技术可见光测量红外区域的扰动

    据麦姆斯咨询报道,韩国标准与科学研究院(KRISS)开发出一种新型量子传感技术,能够利用量子纠缠现象,通过可见光测量红外区域的扰动。这将有望实现低成本、高性能的红外光学测量,而以前的测量在提供高质量
    的头像 发表于 06-19 11:28 9577次阅读
    新型量子传感技术<b class='flag-5'>可见光</b>测量红外区域的扰动

    超薄二维材料能使可见光发生偏振旋转

    了这种特性。这种元件允许光向一个方向传播,但会阻挡另一个方向的所有光。 在最近的一项研究中,德国和印度的物理学家表明,在适合芯片使用的小磁场下,二硒化钨等超薄二维材料可以将某些波长的可见光的偏振旋转几度。来自德
    的头像 发表于 06-12 06:37 196次阅读
    超薄二维<b class='flag-5'>材料</b>能使<b class='flag-5'>可见光</b>发生偏振旋转

    晶能光电与复旦大学合作研究用于可见光通信的红色发射微型发光二极管

    近日,复旦大学和晶能光电合作课题组关于硅InGaN红光Micro-LED在多色显示和高速可见光通信方面的应用研究成果
    的头像 发表于 05-06 10:52 1064次阅读
    晶能光电与复旦大学合作研究用于<b class='flag-5'>可见光</b>通信的红色发射微型发光二极管

    可见光通信技术三大特性

    光在大气信道中沿直线传播,无法射频信号一样穿透物理障碍物。因此,可见光通信的范围是可控的,且不容易被窃听或截取,因此应用于室内私人物联网通信、及涉密部门信息传输中具有很好的通信安全性。
    发表于 04-08 11:29 392次阅读

    Li-Fi可见光通信系统组成工作原理

    由于在光谱中可见光对人体是无害的,而且在照明中广泛使用,所以 Li-Fi 也被称为可见光通信(Visible Light Communication, VLC),可见光通信是一项基于白光 LED 的新兴无线光通信技术。
    发表于 03-04 14:36 1298次阅读
    Li-Fi<b class='flag-5'>可见光</b>通信系统组成工作原理

    红外与可见光图像融合方法综述

    图像融合旨在将来自不同源图像的互补信息融合在一起,生成一幅具有更高质量、更多信息量和更清晰的图像。红外与可见光图像融合(IVIF)是图像融合领域的研究热点。
    的头像 发表于 02-22 09:35 3526次阅读
    红外与<b class='flag-5'>可见光</b>图像融合方法综述

    紫外可见光光度计使用步骤 紫外可见光光度计怎么用

    紫外可见光光度计是一种常用的实验仪器,用于测量物质在紫外和可见光波段的吸光度。它广泛应用于化学、生物、医药等领域的科研和实验室工作中。本文将详细介绍紫外可见光光度计的使用步骤和注意事项。 第一步
    的头像 发表于 02-18 11:42 1.3w次阅读

    精密电流吸收器电路图

    这是一个用于精密电流吸收器的简单电路。该电路使用两种晶体管,2N2219双极晶体管和2N3069 JFET,因为它们都具有固有的高输出阻抗。
    的头像 发表于 12-20 18:21 516次阅读
    精密电流<b class='flag-5'>吸收器</b>电路图

    有源钳位吸收器电路及其数字实现方式

    电子发烧友网站提供《有源钳位吸收器电路及其数字实现方式.pdf》资料免费下载
    发表于 11-28 09:48 0次下载
    有源钳位<b class='flag-5'>吸收器</b>电路及其数字实现方式