CN107946182B - 一种实现非对称传输的微纳金属结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现非对称传输的微纳金属结构及其制备方法，该结构由多个结构相同的周期单元上下、左右连接而成，且所有周期单元位于同一平面；每个周期单元中包含有一个结构单元，每个结构单元包括横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ、横体Ⅳ和竖体；横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ和横体Ⅳ由上及下依次排列且与竖体垂直相连，横体之间间隔相等且互相平行，横体Ⅰ、横体Ⅱ的左顶端与竖体连接，分布在竖体的右侧，横体Ⅲ、横体Ⅳ的右顶端与竖体连接，分布在竖体的左侧。在极化转化光谱上呈现出共振峰的模式，得到的“双F”形结构的非对称性传输的值很大，最大值可以达到ATmax=14.2%，比单独的Z形与C形结构非对称性传输效率大了32倍及40倍。
Description
技术领域
本发明属于电磁波偏振态调控技术领域，具体涉及一种实现非对称传输的微纳金属结构及其制备方法。
背景技术
非对称传输（Asymmetric Transmission，AT）是指传输系统对沿不同传输方向入射的电磁波表现出不同的传输性能，这里的传输特性不仅指透射、反射等，还包括极化转换。如图1所示，对于一个极化转换非对称传输系统A来说，从系统A正面入射的左旋光（leftcircularly polarized， LCP）经过系统A后，接收到的右旋光（right circularlypolarized， RCP）的透射率为，从系统A背面入射的左旋光经过系统A后接收到的右旋光的透射率为。其中箭头方向表示从传输系统的正面或背面入射，下标“-”表示入射光为左旋光，“+”表示出射光为右旋光。则对于系统A极化转换的非对称传输可以表示为：
。
又通过洛伦兹变化：
，
得到：
其表示的物理意义如图1（a）和（b）所示，从正面入射到系统A的左旋光，经过系统A后转换为的右旋光，与从正面入射到系统A的右旋光，经过系统A后转换为的左旋的转换率是不同的。对于从背面入射时情景相同。
超材料内的电磁场会产生交叉耦合，在这种状况下，电磁波在透过超材料之后，其透射系数会不一样，且最终的偏振状态和入射波相比，也有很大变化。借助这一点，能够对电磁波的偏振状态进行控制，并制作出相应的功能器件，如电磁二极管与电磁开关等。有许多复杂的超材料被报道出来在微波、太赫兹，甚至光学范围内可以实现线性和圆极化波的不对称传输，比如手性鱼鳞结构、非对称开口圆环或G型结构耦合裂环谐振器等。总之，非对称性传输在偏振转换器，光学器件的设计中得到了广泛的应用。
在设计这种非对称传输的结构时，需要达到大的非对称传输效率，即大的AT值。现有技术中一般采用凸起的平面结构，如图4所示，Z形微纳金属结构，在共振处类似棒的模式，形成了电偶极子，Z形结构的极化转换光谱上表现为共振峰的形式。如图5所示，C形微纳金属结构，在共振处为开口圆环的共振模式，形成了磁偶极子，C形结构的极化转换光谱上表现为共振谷的形式。虽然Z形和C形微纳金属结构都具有极化转换效率，但是对于不同的极化转换情况，它们各自的转化效果类似的，因此非对称传输效率并不大。
发明内容
为了解决现有技术中存在的只能产生单一的磁偶极子或者电偶极子，得到的非对称传输效率低的问题，本发明提供了一种实现非对称传输的微纳金属结构及其制备方法，提供了一种“双F”形平面的微纳金属结构，在T+-的情况下，“双F”形结构上分布的电荷与在C形结构时类似，在开口圆环结构处形成了磁偶极子的共振模式，对应的极化转化谱线也与C形结构类似，表现为共振谷的模式。在T-+的情况下，“双F”形结构的两个分支所带电荷电性是相同，在两个内侧的棒上可像Z形结构一样，并且与Z型结构一样，在极化转化光谱上呈现出共振峰的模式。由于在T+-和T-+下电荷的分布的差异性很大，在极化转化光谱上也分别表现出的是谷和峰的形式，因此得到的“双F”形结构的非对称性传输的值很大，最大值可以达到ATmax = 14.2%，比单独的Z形与C形结构非对称性传输效率大了32倍及40倍。
本发明的结构是用金材料制备出的一种平面微纳米周期结构，制备方法简单方便。
本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种实现非对称传输的微纳金属结构，所述结构由多个结构相同的周期单元上下、左右连接而成，且所有周期单元均位于同一平面；所述每个周期单元中包含有一个结构单元；所述结构单元包括横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ、横体Ⅳ和竖体，横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ、横体Ⅳ和竖体均为长方体，且横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ、横体Ⅳ和竖体为一体成型结构；
所述横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ和横体Ⅳ由上及下依次排列且与所述竖体垂直相连；所述横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ、横体Ⅳ之间间隔相等且互相平行；所述横体Ⅰ、横体Ⅱ的左顶端与所述竖体连接，分布在所述竖体的右侧，所述横体Ⅲ、横体Ⅳ的右顶端与所述竖体连接，分布在所述竖体的左侧；
横体Ⅰ的上顶面与竖体的上顶面齐平，横体Ⅳ的下底面与竖体的下底面齐平；
所述横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ和横体Ⅳ结构相同；所述竖体的长度大于所述横体Ⅰ宽度的4倍，所述竖体的宽度和所述横体Ⅰ宽度相等；
所述结构单元的材料为金。
进一步地，横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ和横体Ⅳ的长度均为a=90~150nm，相邻两个横体的间隔距离d=30~70nm；竖体长度为b=270nm；横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ、横体Ⅳ和竖体的宽度均为w=30nm，横体Ⅰ、横体Ⅱ、横体Ⅲ、横体Ⅳ和竖体厚度均为h=30nm；周期边长Px=Py=400nm。
本发明的实现非对称传输的微纳金属结构制备方法，包括以下步骤：
步骤1，准备基底：准备ITO玻璃基底并清洗吹干；
步骤2，涂光刻胶：用甩胶机在步骤1准备好的ITO玻璃基底上涂覆PMMA光刻胶；
步骤3，涂胶后烘干：将步骤2涂覆PMMA光刻胶的基底放在热板上烘干；
步骤4，电子束曝光结构图形：用图形发生器设计权利要求1所述的结构图形，并用电子束曝光图形，得到曝光后的基底；曝光时，电子束对所述结构的图形部分的PMMA光刻胶进行刻蚀；
步骤5，显影：常温下，将步骤4中曝光好的基底放入显影液中浸泡显影；
步骤6，定影：将步骤5浸泡显影后的基底放入定影液中浸泡定影；
步骤7，定影后烘干：将步骤6浸泡定影后的基底放在热板上烘干；
步骤8，镀金：将步骤7定影后烘干的基底放入电子束真空蒸发镀膜机镀金，蒸镀完冷却10min～20min后再取出；
步骤9，剥离PMMA光刻胶：采用lift-off工艺，将步骤8真空镀金后的基底泡在丙酮中，时间至少为30min，溶解电子束光刻胶；
步骤10，吹干：用氮气枪吹干步骤9得到的剥离PMMA光刻胶后的基底，得到所述非对称传输的单层金纳米结构。
进一步地，所述步骤1具体操作为：准备厚度为1.0mm，长宽尺寸为20.0mm×20.0mm的ITO玻璃，并将准备的ITO玻璃放入洗涤液中清洗，用去离子水超声15min后，用丙酮超声15min，再用酒精超声15min，之后用去离子水超声5min，最后用氮气枪吹干后放入氮气柜中备用。
进一步地，所述步骤2中光刻胶的厚度为270nm，所用甩胶机转速设定为4000rpm，时间设定为60s。
进一步地，所述步骤3和步骤7中烘干的温度为150℃，时间为3min，热板放置在超净室内的通风处，此处尘埃颗粒少，有利于有机物的挥发，热板的温度精度为±1℃。
进一步地，所述步骤5中的显影液由四甲基二戊酮与异丙醇以体积比3:1配合制成，显影液从-15℃冰箱中取出在室温下立刻使用，显影时间控制在恒定时间60s；在显影时间确定下，图形的精度与曝光剂量成线性关系，60s时曝光剂量400μc/cm2(微库每平方厘米)最好；
进一步地，所述步骤6中浸泡定影的时间为60s，其中定影液为异丙醇，浸泡完成后取出用氮气吹干。
进一步地，所述步骤8中真空蒸发镀膜机的真空度不大于3×10-6torr，蒸镀金的厚度为30nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明的实现非对称传输的微纳金属结构，结构简单，容易制备；圆偏振光正射时，透射波的强度会呈现出不均衡的特点，非对称传输性能突出，可以更好地应用到非对称传输器件的制作中；而且，当该结构单元尺寸发生变化时，在其他的波段也能获得一样的功能，在偏振转换器、电磁开关等器件的制作中发挥巨大作用；
2.本发明的实现非对称传输的微纳金属结构，“双F”形的微纳金属结构，在T+-的情况下，“双F”形结构上分布的电荷与在C形结构时类似，在开口圆环结构处形成了磁偶极子的共振模式，对应的极化转化谱线也与C形结构类似，表现为共振谷的模式。在T-+的情况下，“双F”形结构的两个分支所带电荷电性是相同，在两个内侧的棒上可像Z形结构一样，并且与Z型结构一样，在极化转化光谱上呈现出共振峰的模式。由于在T+-和T-+下电荷的分布的差异性很大，在极化转化光谱上也分别表现出的是谷和峰的形式，得到的“双F”形结构的非对称性传输的值很大，在金属长度a= 150 nm，横体间隔距离d= 50 nm，宽度w=30nm，厚度h=30nm，周期边长Px=Py=400nm时，在波长入=1540 nm时，最大值可以达到ATmax = 14.2%，比单独的Z形与C形结构非对称性传输效率大了32倍及40倍；
3.本发明的结构的制备方法采用电子束刻蚀曝光结构图形过程中，电子束对所述结构的图形部分的PMMA光刻胶进行刻蚀，结构图形部分的面积小于结构图形外的空隙部分，由于电子束刻蚀的过程非常缓慢，因此，本发明的制备方法节省了结构图形的曝光时间，提高了制备效率。
附图说明
图1是极化转换的非对称传输原理示意图；
图2是本发明实现非对称传输的微纳金属结构示意图；
图3是本发明实现非对称传输的微纳金属结构立体示意图；
图4是对比例中2的Z形结构的非对称传输图；
图5是对比例中2的C形结构的非对称传输图；
图6是实施例2中实现非对称传输的微纳金属结构的双F形结构的非对称传输图；
图7是实施例2中实现非对称传输的微纳金属结构的双F形结构的极化转化非对称传输谱效率图；
图8是实施例2中实现非对称传输的微纳金属结构的双F形结构的在T+-和T-+下共振处C形结构对不同极化转化下的电荷分布图；
图9是对比例中2的实现非对称传输的微纳金属结构l不同时极化转化透射谱线；
图10是对比例中2的实现非对称传输的微纳金属结构l不同时非对称传输光谱图；
图11是对比例中2的实现非对称传输的微纳金属结构d不同时透射转换光谱图；
图12是对比例中2的实现非对称传输的微纳金属结构d不同时非对称传输光谱图。
图中：1、横体Ⅰ；2、横体Ⅱ；3、横体Ⅲ；4、横体Ⅳ；5、竖体。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图2（b）所示的实现非对称传输的微纳金属结构，由图2（c）所示的多个结构相同的周期单元上下、左右连接而成，且所有周期单元均位于同一平面；每个周期单元为400nm长×400nm宽。每个周期单元中包含有一个结构单元；每个结构单元的结构图如图2（a）所示，该结构单元为330nm长×270nm宽相等的单层结构。
该结构单元包括横体Ⅰ1、横体Ⅱ2、横体Ⅲ3、横体Ⅳ4和竖体5，横体Ⅰ1、横体Ⅱ2、横体Ⅲ3和横体Ⅳ4一端由上及下依次排列且与竖体5垂直相连，横体Ⅰ1、横体Ⅱ2、横体Ⅲ3、横体Ⅳ4之间间隔相等且互相平行，横体Ⅰ1、横体Ⅱ2的左顶端与竖体5连接，分布在竖体5的右侧，横体Ⅲ3、横体Ⅳ4的右顶端与竖体5连接，分布在竖体5的左侧。
横体Ⅰ1垂直连接在竖体5紧挨上顶端的侧面上，横体Ⅳ4垂直连接在竖体5紧挨下顶端的侧面上，也即，横体Ⅰ1的上顶面与竖体5的上顶面齐平，横体Ⅳ4的下底面与竖体5的下底面齐平；横体Ⅰ1、横体Ⅱ2、横体Ⅲ3和横体Ⅳ4长度、宽度和高度均相等，竖体5的长度大于横体Ⅰ1宽度的4倍，竖体5的宽度和横体Ⅰ1宽度相等。
实现本发明非对称传输的微纳金属结构的材料可以为任一贵金属，本发明优选为金。
横体Ⅰ1、横体Ⅱ2、横体Ⅲ3和横体Ⅳ4结构相同，长度均为a=90~150nm，相邻两个横体的间隔距离d=30~70nm，竖体5长度为b=270nm，横体Ⅰ1、横体Ⅱ2、横体Ⅲ3、横体Ⅳ4和竖体5的宽度均为w=30nm，横体Ⅰ1、横体Ⅱ2、横体Ⅲ3、横体Ⅳ4和竖体5厚度均为h=30nm，周期边长Px=Py=400nm。
本实施例的实现非对称传输的微纳金属结构的立体结构图如图3所示，是一个“双F”形结构，在T+-的情况下，“双F”形结构上分布的电荷与在C形结构时类似，在开口圆环结构处形成了磁偶极子的共振模式，对应的极化转化谱线也与C形结构类似，表现为共振谷的模式。在T-+的情况下，“双F”形结构的两个分支所带电荷电性是相同，在两个内侧的棒上可像Z形结构一样，并且与Z型结构一样，在极化转化光谱上呈现出共振峰的模式。由于在T+-和T-+下电荷的分布的差异性很大，在极化转化光谱上也分别表现出的是谷和峰的形式，因此得到的“双F”形结构的非对称性传输的值很大。
上述实现非对称传输的微纳金属结构的制备方法步骤如下：
步骤1，准备基底：准备厚度为1.0mm，长宽尺寸为20.0mm×20.0mm的ITO玻璃，并将准备的ITO玻璃放入洗涤液中清洗，用去离子水超声15min后，用丙酮超声15min，再用酒精超声15min，之后用去离子水超声5min，最后用氮气枪吹干后放入氮气柜中备用。
步骤2，涂光刻胶：用甩胶机在步骤1准备好的ITO玻璃基底上涂覆厚度为270nm的PMMA光刻胶所用甩胶机转速设定为4000rpm（甩胶机可以设定0-6000rpm）时间设定为60s。
步骤3，涂胶后烘干：将步骤2涂覆PMMA光刻胶的基底放在已经加热到150℃的热板上，烘烤时间为3min；热板放置在超净室内的通风处，此处尘埃颗粒少，有利于有机物的挥发，热板的温度精度为±1℃。
步骤4，电子束曝光结构图形：用图形发生器设计上述的结构图形，并用电子束曝光图形，曝光时，电子束对所述结构的图形部分的PMMA光刻胶进行刻蚀；扫描电子显微镜曝光电压选择15KV，spot选择5.0，曝光剂量300μc/cm2(微库每平方厘米)，步距选择10nm，用电子束曝光图形，得到曝光后的基底。
步骤5，显影：常温下，将步骤4中曝光好的基底放入由四甲基二戊酮与异丙醇以体积比3:1配合制成的显影液中浸泡显影，显影液从-15℃冰箱中取出在室温下立刻使用，显影时间控制在恒定时间60s；在显影时间确定下，图形的精度与曝光剂量成线性关系，60s时曝光剂量400μc/cm2(微库每平方厘米)最好。
步骤6，定影：将步骤5浸泡显影后的基底放入定影液中浸泡，时间不少于60s，其中定影液为异丙醇，浸泡完成后取出用氮气吹干。
步骤7，定影后烘干：将步骤6浸泡定影后的基底放置在150℃的热板上烘3min；热板放置在超净室内的通风处，此处尘埃颗粒少，有利于有机物的挥发，热板的温度精度为±1℃。
步骤8，镀金：将步骤7定影后烘干的基底放入电子束真空蒸发镀膜机镀金30nm，蒸镀完冷却10min～20min后再取出；真空蒸发镀膜机的真空度不大于3×10-6torr。
步骤9，剥离PMMA光刻胶：采用lift-off工艺，将步骤8真空镀金后的基底泡在丙酮中，溶解电子束光刻胶；因为丙酮作为有机溶剂，易挥发，有毒，需要密封浸泡，浸泡时间至少为30min；
步骤10，吹干：用氮气枪吹干步骤9得到的剥离PMMA光刻胶后的基底，得到所述非对称传输的单层金纳米结构。
上述结构的制备方法种，采用电子束刻蚀曝光结构图形过程，电子束是对所述结构的图形部分的PMMA光刻胶进行刻蚀，结构图形部分的面积小于结构图形外的空隙部分，由于电子束刻蚀的过程非常缓慢，因此，本发明的制备方法节省了结构图形的曝光时间，提高了制备效率。
实施例2：
基于实施例1及步骤制备完成本发明的实现非对称传输的微纳金属结构后，通过使用三维有限元方法（FEM）计算软件COMSOL Multiphysics进行计算模拟试验。
如图2所示，设定结构的参数a=150nm；d=50nm；w=30nm；b=270nm；h=30nm；px=py=400nm。
本实施例的结构制备时，用图形发生器按照上述结构设定后，用电子束曝光结构图形，其余步骤与实施例1中的制备方法相同。
本实施例制备的实现非对称传输的微纳金属结构的极化转化透射谱线如图6~图7所示，可以看出，T+-在1560 nm 处为谷的模式，达到了极化转化的最小值；T-+在1520 nm处为峰的模式。通过计算的到了T+-和T-+下的电荷分布图，如图8所示。在T+-的情况下，在F形结构上分布的电荷在开口圆环结构处形成了磁偶极子的共振模式，对应的极化转化谱线表现为共振谷的模式。在T-+的情况下，“双F”形结构的两个分支所带电荷电性是相同，在两个内侧的棒上为一个棒的形式，形成了电偶极子模式，并且在极化转化光谱上呈现出共振峰的模式。由于在T+-和T-+下电荷的分布的差异性很大，在极化转化光谱上也分别表现出的是谷和峰的形式，分析后得到的F形结构的非对称性传输的值很大，如图7所示，最大值可以达到ATmax = 14.2%，比单独的Z形与C形结构非对称性传输效率大了32倍及40倍。
对比例：
本对比例作为实施例2的对比，Z形结构示意图如图4（a）所示，其中lz= 150 nm，dz= 50 nm，wz = 30 nm，整个结构的厚度hz = 30 nm，整个结构的阵列周期Pzx= Pzy = 400nm。当LCP和RCP分别从结构的正面入射时，我们计算得到了它们的极化转换透射谱线，如图4（b）所示。从图4（b）中我们可以看到：对于T+-还是T-+来说，Z形结构的极化转换透射谱线在波长λ = 1450 nm 处，都出现了一个共振峰。通过查看在λ= 1450 nm 时，对于两种偏振入射状态下的电荷分布，如图4（c）和4（d）所示，无论在T+-还是T-+的情况下，在整个Z型结构上都行成了一个电偶极子P的共振模式。Z形结构的极化转换传输特性的特点（优点）：在λ= 1450 nm 时，Z形结构类似棒的形态在共振处成了电偶极子的共振模式，在极化转换光谱上表现为共振峰的形式。
C形微纳金属结构的示意图如图5（a）所示，其中lc = 90 nm，dc = 50 nm wc = 30nm，整个C形结构厚度hc = 30 nm，整个结构的阵列周期Pcx= Pcy = 400 nm。当LCP和RCP分别从结构的正面入射时，我们计算得到了它们的极化转换透射谱线，如图5（b）所示。从图5（b）中我们可以看到：对于T+-还是T-+来说，C形结构的极化转换透射谱线在波长λ = 1360nm 处，表现为共振谷的形式。如图5（c）和5（d）所示，通过查看在λ = 1360 nm 时对于两种偏振入射状态下的电荷分布可以看出：无论在T+-还是T-+的情况下，在C型结构上分布的电荷可以看做是磁偶极子M的共振模式。C形结构的极化转换传输特性的特点（优点）：在λ =1360 nm 时，C形结构为开口圆环形的结构，并形成了磁偶极子的共振模式，在极化转换光谱上表现为共振谷的形式。
虽然对于Z形微纳金属结构还是C形微纳金属来说，都具有一定的极化转换率，但从电荷分布上来看，对于每一种结构来说，在不同的转换条件下，其电荷分布都是类似的，都是电偶极子，或者都是磁偶极子，ATZmax = 0.45%，ATCmax = 0.35%，因此，这两种结构的极化转换非对称传输效率并不高
实施例3：
本实施例的实现非对称传输的微纳金属结构，仅改变横体的长度a,其他参数不变，均与实施例2相同。本实施例的结构中横体的长度a=90nm、120nm、150nm，d=50nm。
本实施例制备的实现非对称传输的微纳金属结构的透射光谱图9所示，本实施例的实现非对称传输的微纳金属结构的非对称传输的转化率如图10所示。
将图9、图10与对比例2的图4、图5对比，可以看出，改变a的参数后，当a=90 nm，在波长入= 1100 nm时，非对称传输的转化率AT=6.7%；a=120 nm，在波长入= 1290 nm时，非对称传输的转化率AT=6.9%；a=150 nm，在波长入= 1540 nm时，非对称传输的转化率AT=14.2%，相比于对比例中Z形结构ATZmax = 0.45%和C形结构ATCmax = 0.35%都有所提高。
实施例4：
本实施例的实现非对称传输的微纳金属结构，仅改变横体间的间距d,其他参数不变，均与实施例2相同。本实施例的结构中横体的长度a=150nm，d=30nm、50nm、70nm。
本实施例制备的实现非对称传输的微纳金属结构的透射光谱图如图11所示，本实施例的实现非对称传输的微纳金属结构的非对称传输的转化率如图12所示。
将图11、图12与实施例2的图4、图5对比，可以看出，改变d的参数后，当d=30 nm，在波长入=1160nm时，非对称传输的转化率AT=5.30%；d=50 nm，在波长入= 1100 nm时，非对称传输的转化率AT=6.70%；d=70 nm，在波长入=1030nm时，非对称传输的转化率AT=6.80%，相比于对比例中Z形结构ATZmax = 0.45%和C形结构ATCmax = 0.35%都有所提高。
与实施例3和4同样的方法，结构参数在实施例1的范围内，改变横体的长度a，横体间间距的宽度d，本结构均能在其他波段获得一样的功能，具有较高非对称传输的转化率，在此不一一举例说明。
因此，本发明的实现非对称传输的微纳金属结构，在实施例1的结构参数范围内，其结构便可以实现非对称传输效应，并有很大的非对称传输的转化率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种实现非对称传输的微纳金属结构，其特征在于：所述结构由多个结构相同的周期单元上下、左右连接而成，且所有周期单元均位于同一平面；
所述每个周期单元中包含有一个结构单元；所述结构单元包括横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）、横体Ⅳ（4）和竖体（5），横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）、横体Ⅳ（4）和竖体（5）均为长方体，且横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）、横体Ⅳ（4）和竖体（5）为一体成型结构；
所述横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）和横体Ⅳ（4）由上及下依次排列且与所述竖体（5）垂直相连；所述横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）、横体Ⅳ（4）之间间隔相等且互相平行；所述横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）的左顶端与所述竖体（5）连接，分布在所述竖体（5）的右侧，所述横体Ⅲ（3）、横体Ⅳ（4）的右顶端与所述竖体（5）连接，分布在所述竖体（5）的左侧；
横体Ⅰ（1）的上顶面与竖体（5）的上顶面齐平，横体Ⅳ（4）的下底面与竖体（5）的下底面齐平；所述横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）和横体Ⅳ（4）结构相同；所述竖体（5）的长度大于所述横体Ⅰ（1）宽度的4倍，所述竖体（5）的宽度和所述横体Ⅰ（1）宽度相等；
所述结构单元的材料为金。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）和横体Ⅳ（4）的长度均为a=90~150nm，相邻两个横体的间隔距离d=30~70nm；竖体（5）长度为b=270nm；横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）、横体Ⅳ（4）和竖体（5）的宽度均为w=30nm，横体Ⅰ（1）、横体Ⅱ（2）、横体Ⅲ（3）、横体Ⅳ（4）和竖体（5）厚度均为h=30nm；周期边长Px=Py=400nm。
3.权利要求1或2所述的结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，准备基底：准备ITO玻璃基底并清洗吹干；
步骤2，涂光刻胶：用甩胶机在步骤1准备好的ITO玻璃基底上涂覆PMMA光刻胶；
步骤3，涂胶后烘干：将步骤2涂覆PMMA光刻胶的基底放在热板上烘干；
步骤4，电子束曝光结构图形：用图形发生器设计权利要求1或2所述的结构图形，并用电子束曝光图形，得到曝光后的基底；曝光时，电子束对所述结构的图形部分的PMMA光刻胶进行刻蚀；
步骤5，显影：常温下，将步骤4中曝光好的基底放入显影液中浸泡显影；
步骤6，定影：将步骤5浸泡显影后的基底放入定影液中浸泡定影，定影完成后将基底取出，用氮气吹干；
步骤7，定影后烘干：将步骤6浸泡定影后并吹干的基底放在热板上烘干；
步骤8，镀金：将步骤7定影后烘干的基底放入电子束真空蒸发镀膜机镀金，蒸镀完冷却10min～20min后再取出；
步骤9，剥离PMMA光刻胶：采用lift-off工艺，将步骤8真空镀金后的基底泡在丙酮中，时间至少为30min，溶解电子束PMMA光刻胶；
步骤10，吹干：用氮气枪吹干步骤9得到的剥离PMMA光刻胶后的基底，得到所述实现非对称传输的微纳金属结构。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1具体操作为：准备厚度为1.0mm，长宽尺寸为20.0mm×20.0mm的ITO玻璃，并将准备的ITO玻璃放入洗涤液中清洗，用去离子水超声15min后，用丙酮超声15min，再用酒精超声15min，之后用去离子水超声5min，最后用氮气枪吹干后放入氮气柜中备用。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2中光刻胶的厚度为270nm，所述甩胶机的转速为4000rpm，时间为60 s。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3和步骤7中烘干的温度为150℃，时间为3min。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5中浸泡显影的时间为60s。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5中显影液由四甲基二戊酮与异丙醇以体积比为3:1配合制成，浸泡显影时间为60s。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤8中真空蒸发镀膜机的真空度不大于3×10-6torr，蒸镀金的厚度为30nm。
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