Broadband long wavelength infrared metamaterial absorbers
Broadband long wavelength infrared metamaterial absorbers
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宽带长波红外超材料吸收器
DOI：
10.1016/j.rinp.2020.103566
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发表时间：
2020-12
影响因子：
5.3
通讯作者：
Xiaoyi Wang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu Zhou;Zhongzhu Liang;Zheng Qin;Xiaoyan Shi;Dejia Meng;Lichao Zhang;Xiaoyi Wang
红外宽带吸收剂在各种应用中有很大的需求，例如集成到非制冷红外探测器和微测辐射热计中。在这篇论文中，我们展示和比较了三种不同的设计方法：耦合多尺寸谐振器，在介质层中嵌入金属结构和选择由无损和有损材料制成的叠层介质层。根据它们的吸收机制，我们首先提出了W/ZnTe/W/Ge/W和嵌入式Ti/Si/Ti吸收体，它们都可以实现8~14 μ m的超宽带吸收，平均吸收率分别为88%和92%。我们进一步提出了一种Ti/Ge/Si_3N_4/Ti吸收体，它可以在长波红外波段实现近乎完美的吸收，平均吸收率为95%，所有吸收曲线都超过90%。我们的研究提供了宽带长波红外吸收结构，除了提供新的见解传播和局部表面等离子体共振的相互作用的理解，与扩展到其他吸收结构设计从可见光到太赫兹制度的前景。
Infrared broadband absorbers are in great demand in various applications, such as integration into uncooled infrared detectors and microbolometers. In this thesis, we demonstrate and compare three different design methods: coupling multi-sized resonators, inlaying metallic structures in the dielectric layer and choosing laminated dielectric layers made of lossless and lossy materials. Due to their absorption mechanisms, we initially propose a W/ZnTe/W/Ge/W and an embedded Ti/Si/Ti absorber, both of which can achieve ultra-broadband absorption from 8 to 14 μm, with average absorptions of 88% and 92%. We further propose a Ti/Ge/Si3N4/Ti absorbers which can realise near-perfect absorption in the LWIR band, with average absorptions of 95% where all absorption curves exceed 90%. Our study provides the broadband LWIR absorbing structures in addition to providing new insight into the understanding of the interaction of propagating and localised surface plasmon resonances, with the prospect of expanding to other absorbing-structure designs from visible to THz regimes.
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