CN108873390B - 一种非对称传输信号可调的单层微纳结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学特性调控技术领域，具体涉及一种非对称传输信号可调的单层微纳结构及其制备方法，一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层，第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条，第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路改变电场，改变第二矩形条和第三矩形条之间的电场，从而改变第二矩形条右侧TCO薄膜的介电环境，使得第二矩形条两侧具有相同或不同的折射率，从而达到调节AT信号的目的，本申请实施例结构简单，调节方便，具有很好的应用和推广价值。

Description

一种非对称传输信号可调的单层微纳结构及其制备方法

技术领域

本发明属于光学特性调控技术领域，具体涉及一种非对称传输信号可调的单层微纳结构及其制备方法。

背景技术

非对称传输(Asymmetric Transmission，AT)指，具有不同偏振态的电磁波入射结构后表现出不同传输性能的效应，其中，传输性能主要研究的为透射、吸收、反射等。在生物分子领域，手性分子一般都比较弱，而人造微纳金属结构可大大提高其手性，AT作为手性分子的探测信号就显得尤为重要，所以我们在设计这种非对称传输的结构时，需要达到很强的非对称传输效应，即大的AT值和尽可能多的AT信号。

一般情况下，手性分子可以产生AT信号，非手性分子无AT信号响应，一种固定的结构就有其固定的非对称传输特性，手性分子产生固定模式的AT信号，要么无AT信号，要么有AT信号，调节其非对称传输信号目前最常用，也是最有效的办法就是通过改变结构本身的几何参数来达到调节非对称传输特性的目的，但这个过程需要重新设计和制备结构本身，调节成本较高，这对非对称传输的进一步研究和应用是极大的限制。。

发明内容

为了解决现有技术中存在的微纳结构非对称传输的模式固定，无法调节的问题，本申请实施例提供了一种非对称传输信号可调的单层微纳结构及其制备方法，本申请实施例微纳结构包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层，吸收层的厚度大于介质层和TCO薄膜层厚度之和，第二矩形条和第三矩形条分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路，通过调节外电路电压改变第二矩形条右侧TCO薄膜的介电环境，使得第二矩形条两侧TCO薄膜针对入射光产生不同的折射率，得到不对称的介电环境，产生AT信号，通过调节外电路电压的大小和方向使得第二矩形条两侧具有相同或者不同的折射率，最终达到调节AT信号的目的。本申请实施例微纳结构的制备方法采用电子束曝光和物理气相沉积的方法依次制备吸收层、介质层和TCO薄膜层，相比于传统制备方法，省略了制备吸收层模板和多次曝光的步骤，采用易于制备的介质层取代形成隔离带的复杂步骤，在不影响效果的前提下简化工艺，使得制备方法简单化，调节更加方便，具有很好的应用和推广价值。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层；

所述吸收层包括平铺于所述基底层上，且沿同一方向互相平行排列的第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条；所述第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条完全相同；

所述第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条；所述第四矩形条和第五矩形条一端与所述第二矩形条连接，另一端自由；所述第四矩形条和第五矩形条分别与所述第二矩形条具有一相同夹角；所述夹角不等于0°和180°；所述第四矩形条与第一矩形条相离，所述第五矩形条与第三矩形条相离；

所述介质层铺于所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条的外表面以及所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条之间间隙的介质层上；

所述吸收层厚度大于所述介质层和TCO薄膜层厚度之和；

所述第一矩形条与所述基底层边缘之间距离、所述第一矩形条与所述第二矩形条之间距离、所述第二矩形条与所述第三矩形条之间的距离均相等；

所述第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路调节电场；

所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条均由贵金属材料制成。

进一步地，所述第四矩形条和第五矩形条为条状、棒状或者块状。

进一步地，所述基底层为ITO玻璃；所述介质层由透明绝缘材料制成。

进一步地，所述第四矩形条和第五矩形条分别连接有与所述第二矩形条互相平行的第六矩形条和第七矩形条；所述第六矩形条和第七矩形条完全相同；所述第六矩形条和第七矩形条均由贵金属制成。

进一步地，所述单层微纳结构按照矩形周期阵列连接形成阵列结构。

进一步地，一种非对称传输信号可调的单层微纳结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，利用图形发生器设计所述吸收层的图形；

步骤2，甩胶：在准备好的基底层上涂覆一层PMMA光刻胶，然后利用电子束曝光方法在涂覆好的PMMA光刻胶上曝光刻蚀步骤1中设计图形中的第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条形状图形，经显影定影后在PMMA光刻胶层上形成第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条形状图形的孔洞；

步骤3，镀贵金属：利用物理气相沉积方法在步骤2形成的孔洞内蒸镀贵金属，形成第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条，形成吸收层；

步骤4，除胶：利用等离子清洗机除掉步骤2曝光刻蚀后留下的PMMA光刻胶；

步骤5，蒸镀：利用物理气相沉积技术在步骤4除胶后的基底层上依次蒸镀二氧化硅和TCO，形成介质层和TCO薄膜层；

步骤6，镀电极：在步骤3中形成的第二矩形条和第三矩形条上分别利用纳米焊接技术焊接第一电极和第二电极，即可得到所述的单层微纳结构。

进一步地，步骤2中所述PMMA光刻胶为正胶，甩胶厚度为40~60nm。

进一步地，所述步骤3中蒸镀为垂直蒸镀，沿基底层平面垂直蒸镀贵金属；

步骤5中蒸镀为多次蒸镀，先沿基底层平面垂直蒸镀二氧化硅，然后将基底层沿不同方向倾斜继续蒸镀二氧化硅，使得各矩形条侧面完全蒸镀上二氧化硅即可，形成介质层；

在形成的介质层上垂直蒸镀TCO，然后将基底层沿不同方向倾斜继续蒸镀TCO，使得矩形条侧面完全蒸镀上TCO即可，形成TCO薄膜层，即可得到所述的单层微纳结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）本申请实施例微纳结构包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层，吸收层由在同一平面内沿同一方向互相平行排列的第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条组成，第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条，形成对称结构。第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条厚度大于介质层和TCO薄膜层厚度之和，第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路调节电场，通过调节外电路电压改变第二矩形条和第三矩形条之间的电场，从而改变第二矩形条右侧TCO薄膜的介电环境。入射光照射本申请实施例微纳结构时所激发的电场分布及强度发生改变，使得第二矩形条两侧具有相同或不同的折射率，产生AT信号，通过调节电压的大小和方向从而达到调节AT信号的目的，本申请实施例结构简单，调节方便，具有很好的应用和推广价值。

（2）本申请实施例微纳结构通过调节外电路电压，改变第二矩形条两侧的介电环境，通过控制第二矩形条左右两侧TCO薄膜折射率相对大小，实现结构的手性的反转，从而实现AT信号的反转，探测信号表征范围更广，可用于光信号探测等领域，具有很强的应用价值。

（3）本申请实施例微纳结构第四矩形条和第五矩形条分别连接有与第二矩形条互相平行的第六矩形条和第七矩形条，第六矩形条和第七矩形条完全相同。第六矩形条和第七矩形条分别与第一矩形条和第三矩形条互相平行，缩短第二矩形条与第一矩形条和第三矩形条之间的有效距离，提高近场耦合的面积和强度，使得AT信号的调节更加明显。

（4）本申请实施例微纳结构的制备方法采用电子束曝光和物理气相沉积的方法依次制备吸收层、介质层和TCO薄膜层，相比于传统制备方法，省略了制备吸收层模板和多次电子束曝光的步骤，采用易于制备的介质层取代形成隔离带的复杂步骤，在不影响效果的前提下简化工艺，使得制备方法简单化，调节更加方便，具有很好的应用和推广价值。

附图说明

图1是本申请实施例1微纳结构俯视图；

图2是本申请实施例1微纳结构主视图；

图3是本申请实施例2微纳结构俯视图；

图4是本申请实施例微纳结构的光谱曲线图；

图5是本申请实施例微纳结构不同折射率下模式Ⅰ的电荷分布图；

图6是本申请实施例微纳结构不同折射率下模式Ⅱ的电荷分布图；

图7是本申请实施例微纳结构不同折射率下模式Ⅲ的电荷分布图。

其中，图1~图3中：1、基底层；2、吸收层；21、第一矩形条；22、第二矩形条；23、第三矩形条；24、第四矩形条；25、第五矩形条；26、第六矩形条；27、第七矩形条；3、介质层；4、TCO薄膜层；51、第一电极；52、第二电极。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种非对称传输信号可调的单层微纳结构及其制备方法，本申请实施例微纳结构包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层，吸收层的厚度大于介质层和TCO薄膜层厚度之和，第二矩形条和第三矩形条分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路，通过调节外电路电压改变第二矩形条右侧TCO薄膜的介电环境，使得第二矩形条两侧TCO薄膜针对入射光产生不同的折射率，得到不对称的介电环境，产生AT信号，通过调节外电路电压的大小和方向使得第二矩形条两侧具有相同或者不同的折射率，最终达到调节AT信号的目的。本申请实施例微纳结构的制备方法采用电子束曝光和物理气相沉积的方法依次制备吸收层、介质层和TCO薄膜层，相比于传统制备方法，省略了制备吸收层模板和多次曝光的步骤，采用易于制备的介质层取代形成隔离带的复杂步骤，在不影响效果的前提下简化工艺，使得制备方法简单化，调节更加方便，具有很好的应用和推广价值。

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1和图2所示，一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，包括基底层1、吸收层2、介质层3和TCO薄膜层4。

具体而言：TCO为透明导电氧化物，具有优异的光电特性，尤其是禁带宽度一般均大于3eV，可见光谱透射率高达80%以上，电阻率低至10^-4 Ω·cm，尤其是在通过外电场的作用下，其折射率会发生改变，本实施例TCO优选为ITO，当TCO最大折射率与外加电场的强度在一定范围内呈正相关，TCO的折射率在10^-4数量级上，随着外加电场的增大而增大。

吸收层2包括平铺于基底层1上，且沿同一方向互相平行排列的第一矩形条21、第二矩形条22和第三矩形条23，第一矩形条21、第二矩形条22和第三矩形条23完全相同。第二矩形条22两侧分别设有相互对称的第四矩形条24和第五矩形条25，第四矩形条24和第五矩形条25一端与第二矩形条22连接，另一端自由。第四矩形条24和第五矩形条25分别与第二矩形条22具有一相同夹角，夹角不等于0°和180°，第四矩形条24与第一矩形条21相离，第五矩形条25与第三矩形条23相离。

具体而言：第一矩形条21、第三矩形条23、第四矩形条24和第五矩形条25之间相互独立，避免导电，并且形成对称结构，在不改变第二矩形条22和第三矩形条23之间电场的情况下为对称结构，无AT信号响应。

介质层3铺于第一矩形条21、第二矩形条22、第三矩形条23、第四矩形条24和第五矩形条25的外表面以及第一矩形条21、第二矩形条22、第三矩形条23、第四矩形条24和第五矩形条25之间间隙的介质层3上。吸收层2厚度大于介质层3和TCO薄膜层4厚度之和，使得蒸镀的介质层3和TCO薄膜层4处于矩形条之间，形成有效的近场耦合。

第一矩形条21与基底层1边缘之间距离、第一矩形条21与第二矩形条22之间距离、第二矩形条22与第三矩形条23之间的距离均相等，第二矩形条22和第三矩形条23上分别连接有第一电极51和第二电极52用于连接外电路调节电场，改变第二矩形条22和第三矩形条23之间的电场，第二矩形条22右侧TCO薄膜的介电环境就会发生相应的变化，使得第二矩形条22两侧TCO薄膜针对入射光产生不同的折射率，从而达到调节AT信号的目的，本申请实施例结构简单，调节方便，达到了简化和方便调节非对称传输特性的技术效果，具有很好的应用和推广价值。

介质层3将吸收层2与TCO薄膜层4隔离开来，且TCO薄膜均匀的分布于第二矩形条22两侧，通过第一电极51和第二电极52连接外电路，不断改变第二矩形条22右侧TCO薄膜的折射率，打破第二矩形条22左右侧的TCO薄膜介电环境的对称性，从而达到调节AT信号的目的。

第一矩形条21、第二矩形条22、第三矩形条23、第四矩形条24和第五矩形条25均由贵金属材料制成。本实施例优选为金材料。第四矩形条24和第五矩形条25为条状、棒状或者块状，本实施例优选为条状。基底层1为ITO玻璃，介质层3由透明绝缘材料制成，本实施例优选为二氧化硅材料。特别的，单层微纳结构按照矩形周期阵列连接形成阵列结构。

实施例2：

如图3所示，基于实施例1公开的单层微纳结构，本实施例公开了一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，本实施例微纳结构第四矩形条24和第五矩形条25分别连接有与第二矩形条22互相平行的第六矩形条26和第七矩形条27，第六矩形条26和第七矩形条27完全相同，第六矩形条26和第七矩形条27均由贵金属制成。

具体而言：第六矩形条26和第七矩形条27分别与第一矩形条21和第三矩形条23互相平行，缩短第二矩形条22与第一矩形条21和第三矩形条23之间的有效距离，提高近场耦合的面积和强度，使得AT信号的调节更加明显。

实施例3：

基于实施例1公开的一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，本实施例公开了一种非对称传输信号可调的单层微纳结构AT信号的调节方法，具体调节方法如下：

接通外电路电源，第二矩形条22和第三矩形条23之间形成了一个微型电容，第二矩形条22和第三矩形条23即为微型电容的两个极板，通过调节外电路电压的大小和方向调节形成的微型电容两个极板之间电场，第二矩形条22和第三矩形条23之间的TCO薄膜内部载流子浓度发生变化，导致第二矩形条22右侧TCO薄膜层4的介电常数改变，即折射率发生改变，本实施例微纳结构的透光率改变，引起吸收特性的改变，透过本实施例微纳结构的偏振光发生变化，即非对称传输特性改变，达到调节非对称传输信号的目的。

本实施例微纳结构第四矩形条24和第五矩形条25对称，第二矩形条22两侧均为TCO薄膜，且完全相同，当外电路电压为0时，第二矩形条22两侧的电压相等，本实施例微纳结构为对称结构，第二矩形条22左右环境完全相同，其AT信号为零。

当调节第二矩形条22右侧电压至不同值，第二矩形条22右侧的TCO薄膜层4介电环境发生改变，针对入射光产生不同的折射率，如图4所示，为本实施例微纳结构随第二矩形条22右侧TCO薄膜折射率的变化的光谱曲线图。

本实施例中第二矩形条22左侧无外加电场，TCO薄膜层4的光电特性固定不变，折射率n₁=1.44，改变第二矩形条22右侧的电场环境折射率为n₂，依次调节外电路电压至n₂分别为n₂=1.24、1.44、1.64，其中：

图4(a)为左旋光照射本实施例微纳结构的透射光谱图；图4(b)为右旋光照射本实施例微纳结构的透射光谱图；图4(c)为本实施例微纳结构的非对称传输极化转化光谱图，共有3个模式，分别为模式Ⅰ、模式Ⅱ和模式Ⅲ。

当n₂=1.24，三个模式分别为：模式Ⅰ：λ=1100nm，T+-=-3.29%；λ=1150nm，T-+=3.81%；λ=1250nm ，AT=-5.05%；模式Ⅱ：λ=900nm，T+-=7.21%；λ=950nm，T-+=7.64%；λ=950nm，AT=3.29%；模式Ⅲ：λ=700nm，T+-= 5.97%；λ=700nm，T-+=5.95%；λ=600nm, AT=2.35%。

当n₂=1.44，三个模式分别为：模式Ⅰ：λ=1150nm，T+-=3.36%；λ=1150nm，T-+=3.75%；AT=0 %；模式Ⅱ：λ=950nm，T+-=8.06% ; λ=950nm，T-+=7.66 %；AT=0 %；模式Ⅲ：λ=600nm，T+-=5.73%；λ=600nm，T-+=5.86%；AT=0 %。

当n₂=1.64，三个模式分别为：模式Ⅰ：λ=1200nm，T+-= 3.39% ；λ=1150nm，T-+=3.03%；AT=5.21 %；模式Ⅱ：λ=1000nm，T+-=8.16%；λ=950nm，T-+=7.62 %；λ=950nm，AT=-3.50%；模式Ⅲ：λ=600nm，T+-= 6.67%；λ=600nm，T-+=4.32%；λ=600nm，AT=-1.52%。

随着第二矩形条22右侧折射率n₂的不断变化，本实施例微纳结构的非对称传输特性也随着发生改变，尤其当n₂=1.24和n₂=1.64时，产生的非对称传输模式一致，AT信号大小相同，但符号相反，本实施例微纳结构本身为对称结构，无AT信号响应，通过在第二矩形条22两侧设置相同的TCO薄膜层4，然后利用外电路改变控制微型电容的电场强度与方向，改变第二矩形条22右侧TCO薄膜层4的介电环境，使得对称结构两侧具有不对称的介电环境，产生不同的折射率，从而产生非对称传输信号，在不改变结构本身的前提下达到调节非对称传输信号和改变AT信号符号的目的。

实施例4：

为了进一步阐述实施例3公开的一种非对称传输信号可调的单层微纳结构AT信号的调节方法，本实施例公开了本实施例单层微纳结构随着第二矩形条22右侧TCO薄膜折射率变化的电荷分布图。

如图5所示为本实施例微纳结构模式Ⅰ在第二矩形条222右侧TCO薄膜7不同折射率下的电荷分布图，图5(a)和图5(b)为n₂=1.24时，分别用左旋入射光和右旋入射光照射下的电荷分布图；图5(c)和图5(d)为n₂=1.64时，分别用左旋入射光和右旋入射光照射下的电荷分布图。在模式Ⅰ中，左旋入射光照射时正电荷主要集中在第二矩形条22和第四矩形条24，负电荷主要集中在第五矩形条25；当右旋入射光照射时，正电荷主要集中在第四矩形条24，负电荷主要集中在第二矩形条22和第五矩形条25。

如图6所示为本实施例微纳结构在模式Ⅱ在第二矩形条22右侧TCO薄膜层4不同折射率下的电荷分布图，图6(a)和图6(b)为n₂=1.24时，分别用左旋入射光和右旋入射光照射下的电荷分布图；图6(c)和图6(d)为n₂=1.64时，分别用左旋入射光和右旋入射光照射下的电荷分布图，在模式Ⅱ中，左旋入射光照射时正电荷主要集中在第二矩形条22和第四矩形条24，负电荷主要集中在第五矩形条25；当右旋入射光照射时，正电荷主要集中在第四矩形条24，负电荷主要集中在第二矩形条22和第五矩形条25。

如图7所示为本实施例微纳结构在模式Ⅲ在第二矩形条22右侧TCO薄膜层4不同折射率下的电荷分布图，图7(a)和图7(b)为n₂=1.24时，分别用左旋入射光和右旋入射光照射下的电荷分布图；图7(c)和图7(d)为n₂=1.64时，分别用左旋入射光和右旋入射光照射下的电荷分布图，在模式Ⅲ中，左旋入射光照射时正电荷主要集中在第二矩形条22和第四矩形条24，负电荷主要集中在第五矩形条25；当右旋入射光照射时，正电荷主要集中在第四矩形条24，负电荷主要集中在第二矩形条22和第五矩形条25。

从图4~图6的三个模式的电荷分布图中我们可以清楚的看到，电荷分布的位置基本没变，只是强度在不断的发生变化，本实施例在不改变结构本身的前提下，可以通过外电路改变第二矩形条22右侧TCO薄膜的右侧介电环境，从而使得第二矩形条22两侧TCO薄膜层4针对入射光产生不同的折射率，达到调节非对称传输信号的目的。

实施例5：

基于实施例1公开的一种单层微纳结构，本实施例公开了一种单层微纳结构的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，利用图形发生器设计吸收层2的图形；

步骤2，甩胶：在准备好的基底层1上涂覆一层PMMA光刻胶，然后利用电子束曝光方法在涂覆好的PMMA光刻胶上曝光刻蚀步骤1中设计图形中的第一矩形条21、第二矩形条22、第三矩形条23、第四矩形条24和第五矩形条25形状图形，经显影定影后在PMMA光刻胶层上形成第一矩形条21、第二矩形条22、第三矩形条23、第四矩形条24和第五矩形条25形状图形的孔洞；

步骤3，镀贵金属：利用物理气相沉积方法在步骤2形成的孔洞内蒸镀贵金属，形成第一矩形条21、第二矩形条22、第三矩形条23、第四矩形条24和第五矩形条25，形成吸收层2；

步骤4，除胶：利用等离子清洗机除掉步骤2曝光刻蚀后留下的PMMA光刻胶；

步骤5，蒸镀：利用物理气相沉积技术在步骤4除胶后的基底层1上依次蒸镀二氧化硅和TCO，形成介质层3和TCO薄膜层4；

步骤6，镀电极：在步骤3中形成的第二矩形条22和第三矩形条23上分别利用纳米焊接技术焊接第一电极51和第二电极52，即可得到的单层微纳结构。

具体而言：步骤2中PMMA光刻胶为正胶，甩胶厚度为40~60nm。所述步骤3中蒸镀为垂直蒸镀，沿基底层1平面垂直蒸镀贵金属。

步骤5中蒸镀为多次蒸镀，先沿基底层1平面垂直蒸镀二氧化硅，然后将基底层1沿不同方向倾斜继续蒸镀二氧化硅，使得各矩形条侧面完全蒸镀上二氧化硅即可，形成介质层3；在形成的介质层3上垂直蒸镀TCO，然后将基底层1沿不同方向倾斜继续蒸镀TCO，使得矩形条侧面完全蒸镀上TCO即可，形成TCO薄膜层4，即可得到所述的单层微纳结构。

本申请实施例微纳结构的制备方法采用电子束曝光和物理气相沉积的方法依次制备吸收层2、介质层3和TCO薄膜层4，相比于传统制备方法，省略了制备吸收层2模板和多次电子束曝光的步骤，采用易于制备的介质层3取代形成隔离带的复杂步骤，在不影响效果的前提下简化工艺，使得制备方法简单化，调节更加方便，具有很好的应用和推广价值。

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 (8)

1.一种非对称传输信号可调的单层微纳结构，其特征在于：包括基底层、吸收层、介质层和TCO薄膜层；

所述吸收层包括平铺于所述基底层上，且沿同一方向互相平行排列的第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条；所述第一矩形条、第二矩形条和第三矩形条完全相同；

所述第二矩形条两侧分别设有相互对称的第四矩形条和第五矩形条；所述第四矩形条和第五矩形条一端与所述第二矩形条连接，另一端自由；所述第四矩形条和第五矩形条分别与所述第二矩形条具有一相同夹角；所述夹角不等于0°和180°；所述第四矩形条与第一矩形条相离，所述第五矩形条与第三矩形条相离；

所述介质层铺于所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条的外表面以及所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条之间间隙的介质层上；

所述吸收层厚度大于所述介质层和TCO薄膜层厚度之和；

所述第一矩形条与所述基底层边缘之间距离、所述第一矩形条与所述第二矩形条之间距离、所述第二矩形条与所述第三矩形条之间的距离均相等；

所述第二矩形条和第三矩形条上分别连接有第一电极和第二电极用于连接外电路调节电场；

所述第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条均由贵金属材料制成。

2.根据权利要求1所述的单层微纳结构，其特征在于：所述第四矩形条和第五矩形条为条状、棒状或者块状。

3.根据权利要求1所述的单层微纳结构，其特征在于：所述基底层为ITO玻璃；所述介质层由透明绝缘材料制成。

4.根据权利要求2所述的单层微纳结构，其特征在于：所述第四矩形条和第五矩形条分别连接有与所述第二矩形条互相平行的第六矩形条和第七矩形条；所述第六矩形条和第七矩形条完全相同；所述第六矩形条和第七矩形条均由贵金属制成。

5.根据权利要求1所述的单层微纳结构，其特征在于：所述单层微纳结构按照矩形周期阵列连接形成阵列结构。

6.根据权利要求1-3中任一所述的单层微纳结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，利用图形发生器设计所述吸收层的图形；

步骤2，甩胶：在准备好的基底层上涂覆一层PMMA光刻胶，然后利用电子束曝光方法在涂覆好的PMMA光刻胶上曝光刻蚀步骤1中设计图形中的第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条形状图形，经显影定影后在PMMA光刻胶层上形成第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条形状图形的孔洞；

步骤3，镀贵金属：利用物理气相沉积方法在步骤2形成的孔洞内蒸镀贵金属，形成第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条、第四矩形条和第五矩形条，形成吸收层；

步骤4，除胶：利用等离子清洗机除掉步骤2曝光刻蚀后留下的PMMA光刻胶；

步骤5，蒸镀：利用物理气相沉积技术在步骤4除胶后的基底层上依次蒸镀二氧化硅和TCO，形成介质层和TCO薄膜层；

步骤6，镀电极：在步骤3中形成的第二矩形条和第三矩形条上分别利用纳米焊接技术焊接第一电极和第二电极，即可得到所述的单层微纳结构。

7.根据权利要求6所述的单层微纳结构的制备方法，其特征在于：步骤2中所述PMMA光刻胶为正胶，甩胶厚度为40～60nm。

8.根据权利要求6所述的单层微纳结构的制备方法，其特征在于：所述步骤3中蒸镀为垂直蒸镀，沿基底层平面垂直蒸镀贵金属；

步骤5中蒸镀为多次蒸镀，先沿基底层平面垂直蒸镀二氧化硅，然后将基底层沿不同方向倾斜继续蒸镀二氧化硅，使得各矩形条侧面完全蒸镀上二氧化硅即可，形成介质层；

在形成的介质层上垂直蒸镀TCO，然后将基底层沿不同方向倾斜继续蒸镀TCO，使得矩形条侧面完全蒸镀上TCO即可，形成TCO薄膜层，即可得到所述的单层微纳结构。

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