CN109738975A - 一种完美吸收体的制备方法及完美吸收体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种完美吸收体的制备方法及完美吸收体，所述方法包括：选择二氧化硅作为衬底，然后制备第一金属层；在第一金属层上制备出介质层；在介质层上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶；按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，对曝光后的光刻胶进行显影，并对显影后的结构顶层喷涂金属材料形成具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，以使第一金属层、介质层、第二金属层形成具有相干相消效果的完美吸收体。本发明能够合理优化超表面阵列结构参数，使得在所述预设的周期性超表面阵列结构内相邻的结构单元产生振幅相等、相位相反的模式分布，最终在远场获得相干相消效果。
Description
技术领域
本发明涉及光学完美吸收体技术领域，尤其涉及一种完美吸收体的制备方法及完美吸收体。
背景技术
完美吸收体在辐射热测量、太阳能电池、光学传感及光学隐身等领域具有广阔的应用前景。传统的方法通常采用涂覆吸波材料的方式实现完美吸收体。超材料的出现为电磁材料的发展提供了一套全新的思路。超材料是指根据实际需要，通过严格的亚波长结构设计和加工，制备而成的人工复合材料的总称。超材料的发展使得人们不需要改变材料组分，仅通过在材料亚波长精细尺度上的结构设计，就可以突破某些自然规律的限制，从而获得一些超常的物理特性。随着对超材料基本理论和基本结构研究的不断深入，基于超材料的完美吸收体得以蓬勃发展。相比于传统的吸波材料，基于超材料的完美吸收体具有吸收强、厚度薄、质量轻、吸收波段可设计等优点，因而在波长选择探测器、红外成像、光伏器件以及光学隐身等领域有广阔的应用前景。
现有的超材料的光学完美吸收体是基于等效阻抗匹配原理来实现的，这一理论将超材料视为等效介质，对光场的调控依靠光在其中传播时与材料相互作用的光程积累，并采用等效介电常数ε(ω)和等效磁导率μ(ω)来描述其电磁性质。上述器件一般具有三层结构：第一层为所设计的超材料微纳结构层，第二层为介质层，第三层为金属基底。其中，第一层的微纳结构提供电共振响应，而第一、三层之间产生磁共振响应，其等效介电常数和等效磁导率有很高的色散特性，可以独立调节。通过调节超材料的结构参数，使其等效阻抗在某一频率和自由空间的阻抗值相匹配，从而使得入射电磁波的反射率降低为零。另一方面，当第三层的金属基底的厚度大于电磁波的趋肤深度时，进入超材料结构内部的电磁波无法透射。因此，上述结构形成了完美吸收体，入射电磁波的能量被完全消耗在超材料的金属和介质结构中。
现代全光通信系统的迅猛发展对光学器件的微型化和集成化提出了更高的要求。超表面的出现，为实现高集成度的二维结构光学器件，提供了更为广阔的平台。超表面由亚波长尺寸的结构单元组成，其厚度远小于光波长，可近似为二维平面。通过对其结构参数的逐点设计，使其产生类似于纳米天线的强烈的光学响应，从而显著地改变入射光场的相位，最终对输出波前和波矢进行有效调控。由于上述相位调制方法取决于超表面结构单元的结构参数，与传统光学元件依靠光程的积累实现相位改变的原理有着本质的不同，因此被称为“结构相位调制”。
超表面与传统的体超材料有着本质的不同，后者通常具有一定的厚度，而超表面的厚度远小于入射光波长，无法定义“有效厚度”，也就无法定义等效介电常数、等效磁导率和等效阻抗等参数。因此，为了在光波段得到基于超表面的二维完美吸收体，需要采用新的原理来加以设计和实现。此外，微纳光学器件的光学响应特性主要由内部结构参数决定，不易调节。因此，采用适当的方法制备可调谐超表面功能器件，可以大大提高系统设计的灵活性。目前人们主要采用电光、热光、磁光和全光等调制方法，通过调节微纳结构所处的介电环境或微纳结构中部分介质的折射率，来实现可调谐光学器件。然而，上述方法得到的折射率变化范围极其有限。特别是全光调制方法，由于自然材料中光与物质的相互作用较弱，从而大大限制了全光可调谐器件的发展。
发明内容
本发明提供的完美吸收体的制备方法及完美吸收体，能够合理优化超表面阵列结构参数，使得在所述预设的周期性超表面阵列结构内相邻的结构单元产生振幅相等、相位相反的模式分布，最终在远场获得相干相消效果。
第一方面，本发明提供一种完美吸收体的制备方法，包括：
选择二氧化硅作为衬底，然后利用去离子水、乙醇、丙酮对二氧化硅衬底进行超声清洗，用氮气吹干，然后采用磁控溅射于衬底制备第一金属层；
在第一金属层上采用电子束蒸镀制备出介质层；
在介质层上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶；
按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应；
对曝光后的光刻胶进行显影，并对显影后的结构顶层喷涂金属材料形成具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，以使第一金属层、介质层、第二金属层形成具有相干相消效果的完美吸收体。
可选地，所述按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应包括：
确定超表面原胞沿x方向周期长度Px和沿y方向周期长度Py；
将所述超表面原胞均匀划分成2×2个超表面基本结构单元；
根据所述Px、Py匹配出一对直径d1、d2组合；其中，直径d1、d2组合中直径d1和直径d2相关联，以使直径d1、d2组合产生振幅相等、相位相反的模式分布；
在超表面基本结构单元内设置一直径d1的圆盘或直径d2的圆盘，并且，相同直径的圆盘不相邻。
可选地，所述直径d1与直径d2取值范围为100～200nm。
可选地，所述Px、Py的取值范围为400～800nm。
可选地，所述对显影后的结构顶层喷涂金属材料形成具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层为利用脉冲激光沉积对显影后的结构顶层喷厚度为t4的金属作为第二金属层；其中，
所述第二金属层的厚度t4范围为20～70nm。
可选地，所述在第一金属层上采用电子束蒸镀制备出介质层为在第一金属层上采用电子束蒸镀制备一层厚度为t3的介质层；其中，
所述介质层的厚度t3范围为20～80nm。
可选地，所述采用磁控溅射于衬底制备第一金属层为将金属采用磁控溅射与衬底制备厚度为t2的第一金属层，且所述第一金属层的厚度t2大于光波在所述金属中的趋肤深度；其中，
所述第一金属层的厚度t2范围为100～300nm。
第二方面，本发明提供一种完美吸收体，包括：
通过选择二氧化硅作为衬底，然后利用去离子水、乙醇、丙酮对二氧化硅衬底进行超声清洗，用氮气吹干，然后采用磁控溅射在衬底上所制备出的第一金属层；
在第一金属层上采用电子束蒸镀所制备出的介质层；
在介质层上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶；并且按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应；以及对曝光后的光刻胶进行显影，并对显影后的结构顶层喷涂金属材料所形成的具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，以使由第一金属层、介质层、第二金属层所形成完美吸收体具有相干相消效果。
可选地，所述第二金属层包括：
将沿x方向周期长度Px和沿y方向周期长度Py的超表面原胞均匀划分所形成的2×2个超表面基本结构单元；
在超表面基本结构单元内设置一直径d1的圆盘或直径d2的圆盘，且相同直径的圆盘不相邻；其中，
直径d1、d2组合由超表面原胞沿x方向周期长度Px和沿y方向周期长度Py匹配出，且直径d1、d2组合中直径d1和直径d2相关联，以使直径d1、d2组合产生振幅相等、相位相反的模式分布。
可选地，所述直径d1与直径d2取值范围为100～200nm；
优选地，所述Px、Py的取值范围为400～800nm；
优选地，所述第二金属层的厚度t4范围为20～70nm；
优选地，所述介质层的厚度t3范围为20～80nm；
优选地，所述第一金属层的厚度t2范围为100～300nm。
本发明实施例提供的完美吸收体的制备方法及完美吸收体，所述方法主要是通过依次制备第一金属层-介质层-具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，利用超连续光源照射上述结构，合理优化超表面阵列结构参数，使得在所述预设的周期性超表面阵列结构内所包含的至少一个设置有至少两个不同直径的圆盘的超表面原胞中相邻的结构单元产生振幅相等、相位相反的模式分布，最终在远场获得相干相消效果，实现超表面完美吸收体，并采用光热效应改变样品上方介电环境的折射率，以获得全光可调谐超表面完美吸收体，最终可在实验上获得全光可调谐超表面完美吸收器件。
另外，本实施例所述方法所制备出的光学完美吸收体，是一种基于相干相消原理的全光可调谐超表面完美吸收体，具有超薄二维结构、大调谐范围等优点。特别是，与现有基于电光、热光、磁光、全光等调节方案相比，由本实施例所述方法制备出的完美吸收体具有目前最高的调制深度。在目前可查到的相关调制方法中，类似的微纳光学器件调制方法所得到的调制深度为6dB(电光调制)，13dB(热光调制)，17dB(磁光调制)和20dB(全光调制)。本实施例所述方法能够获得更大的调制深度，达到了27.2dB。
另外，本实施例所述方法在制备第一金属层-介质层-具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层过程中可以通过半导体加工工艺制备，而半导体加工工艺是一种极其成熟的加工制备工艺，因此，按照本实施例所述方案能够更为方便地制备所述完美吸收体。
附图说明
图1为本发明一实施例完美吸收体的制备方法的流程图；
图2为本发明一实施例超表面基本结构单元的结构示意图；
图3为本发明一实施例超表面原胞结构的俯视图；
图4为本发明一实施例完美吸收体应用的光路示意图；
图5为本发明一实施例按图4应用的超表面样品完美吸收数值模拟结果示意图；
图6为本发明一实施例完美吸收体上方介质分别为水和空气时的完美吸收数值模拟结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种完美吸收体的制备方法，如图1所示，所述方法包括：
S11、选择二氧化硅作为衬底，然后利用去离子水、乙醇、丙酮对二氧化硅衬底进行超声清洗，用氮气吹干，然后采用磁控溅射于衬底制备第一金属层；
S12、在第一金属层上采用电子束蒸镀制备出介质层；
S13、在介质层上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶；
S14、按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应；
S15、对曝光后的光刻胶进行显影，并对显影后的结构顶层喷涂金属材料形成具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，以使第一金属层、介质层、第二金属层形成具有相干相消效果的完美吸收体。
本发明实施例提供的完美吸收体的制备方法主要是通过依次制备第一金属层-介质层-具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，利用超连续光源照射上述结构，合理优化超表面阵列结构参数，使得在所述预设的周期性超表面阵列结构内所包含的至少一个设置有至少两个不同直径的圆盘的超表面原胞中相邻的结构单元产生振幅相等、相位相反的模式分布，最终在远场获得相干相消效果，实现超表面完美吸收体，并采用光热效应改变样品上方介电环境的折射率，以获得全光可调谐超表面完美吸收体，最终可在实验上获得全光可调谐超表面完美吸收器件。
另外，本实施例所述方法所制备出的光学完美吸收体，是一种基于相干相消原理的全光可调谐超表面完美吸收体，具有超薄二维结构、大调谐范围等优点。特别是，与现有基于电光、热光、磁光、全光等调节方案相比，由本实施例所述方法制备出的完美吸收体具有目前最高的调制深度。在目前可查到的相关调制方法中，类似的微纳光学器件调制方法所得到的调制深度为6dB(电光调制)，13dB(热光调制)，17dB(磁光调制)和20dB(全光调制)。本实施例所述方法能够获得更大的调制深度，达到了27.2dB。
另外，本实施例所述方法在制备第一金属层-介质层-具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层过程中可以通过半导体加工工艺制备，而半导体加工工艺是一种极其成熟的加工制备工艺，因此，按照本实施例所述方法能够更为方便地制备所述完美吸收体。
可选地，如图2和图3所示，所述按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应包括：
确定超表面原胞沿x方向周期长度Px和沿y方向周期长度Py；
将所述超表面原胞均匀划分成2×2个超表面基本结构单元，其中，所述超表面基本结构单元沿x方向周期长度Lx和y方向周期长度Ly；
根据所述Px、Py匹配出一对直径d1、d2组合；其中，直径d1、d2组合中直径d1和直径d2相关联，以使直径d1、d2组合产生振幅相等、相位相反的模式分布；
在超表面基本结构单元内设置一直径d1的圆盘或直径d2的圆盘，并且，相同直径的圆盘不相邻。
具体的，本实施例所述预设的周期性超表面阵列结构中首先根据所述Px、Py数值确定直径d1和直径d2的数据范围，然后再根据直径d1和直径d2之间的关联关系在所确定的数值范围中形成一对产生振幅相等、相位相反模式分布的直径d1、d2组合。因此，本实施例所述结构能够通过确定所述Px、Py对应数值确定直径d1、d2的数值范围，然后再根据经过直径d1、d2优化的对应关系匹配出直径d1、d2组合，最后确定出合理的周期性超表面阵列结构，例如，当Px/Py＝440-600nm时，通过数值模拟得到d1＝186-196nm、d2＝140-150nm、t3＝20-60nm、t4＝20-70nm在这些数值区间内，所制备出的完美吸收体都能获得完美吸收效果。
可选地，所述直径d1与直径d2取值范围为100～200nm。
可选地，所述Px、Py的取值范围为400～800nm。
可选地，所述对显影后的结构顶层喷涂金属材料形成具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层为利用脉冲激光沉积对显影后的结构顶层喷厚度为t4的金属作为第二金属层；其中，
所述第二金属层的厚度t4范围为20～70nm。
具体的，本实施例所述第二金属层可由金、银、铝等贵金属制备。
可选地，所述在第一金属层上采用电子束蒸镀制备出介质层为在第一金属层上采用电子束蒸镀制备一层厚度为t3的介质层；其中，
所述介质层的厚度t3范围为20～80nm。
具体的，本实施例所述介质层可由二氧化硅、氟化镁等材质制备。
可选地，所述采用磁控溅射于衬底制备第一金属层为将金属采用磁控溅射与衬底制备厚度为t2的第一金属层，且所述第一金属层的厚度t2大于光波在所述金属中的趋肤深度；其中，
所述第一金属层的厚度范围为100～300nm。
具体的，本实施例所述第一金属层可由金、银、铝等贵金属制备。
优选地，在所述对曝光后的光刻胶进行显影，并对显影后的结构顶层喷涂金属材料形成具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，以使第一金属层、介质层、第二金属层形成具有相干相消效果的完美吸收体之后，所述方法还包括：
将经步骤S15形成的完美吸收体在丙酮中浸泡和进行超声处理，洗掉多余的聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶和顶层喷涂的金属，然后用氮气吹干，只保留相应的第一金属层-介质层-具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层。
具体的，如图4所示，本实施例所述方法所制备的完美吸收体可实现全光可调谐超表面完美吸收体，具体步骤如下：
将所述的完美吸收体(如图4中5所示)置于样品架(如图4中5所示)上。
超连续光源(如图4中1所示)发出的白光，经过半透半反镜(如图4中2所示)后到达显微物镜(如图4中3所示)。白光经过显微物镜后被聚焦到超表面样品表面，调整聚焦光斑与样品的相对位置，使得超表面样品被均匀照明。
照明光源(如图4中7所示)经过透镜(如图4中6所示)准直后经半透半反镜入射超表面样品，用以确定样品位置。超连续光源发出的白光经过样品的反射后被显微物镜收集(如图4中3所示)，再经过滤波片(如图4中8所示)滤除杂散光的影响，之后被半透半反镜分为两路：一路进入CCD(如图4中9所示)对样品成像，另一路进入光谱仪(如图4中10所示)得到样品的反射谱，以获得样品的完美吸收特性。
用一个小玻璃片粘在样品(如图4中4所示)表面，玻璃片与样品之间形成一个微米腔，利用毛细现象将水吸入。利用532nm激光器(如图4中11所示)发射泵浦激光，被半透半反镜分为两路：一路进入功率探测器(如图4中12所示)用以实时监测激光功率，另一路照射到样品(如图4中4所示)表面，对超表面样品上方的水进行加热，在样品边角处形成激光热点、产生气泡，从而调节上方介电环境的有效折射率。分别测量不同泵浦光强对样品反射光谱的调谐作用，测量完美吸收波长调谐范围、调制深度等相关实验数据。
例如，本实施例所述完美吸收体的制备方法如下：
选择二氧化硅衬底，利用去离子水、乙醇、丙酮各进行5分钟的超声清洗，用氮气吹干；
利用磁控溅射在二氧化硅衬底上制备厚度为t2的金膜作为第一金属层，t2＝150nm；
在金膜上利用电子束蒸镀方法制备一层厚度为t3的二氧化硅介质层作为介质层，其厚度t3＝50nm；
在光刻间进行光刻胶的旋涂操作，使得衬底上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶，总厚度为200nm；
利用电子束曝光系统对烘烤后的光刻胶进行曝光，写出预设的周期性的超表面阵列结构；其中，超表面圆盘直径为d1＝192nm、d2＝148nm，超表面原胞沿x方向和y方向的周期分别为Px＝480nm和Py＝480nm；
用甲基异丁基酮对曝光后的光刻胶进行显影；
利用脉冲激光沉积技术对显影后的结构顶层喷厚度为t4＝30nm的金作为第二金属层；
将样品在丙酮中浸泡和进行超声处理，洗掉多余的聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶和顶层喷涂的金，然后用氮气吹干，只保留相应的第一金属层-介质层-具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层；
如图5所示，按照上述参数制备出的第一金属层-介质层-具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层反射谱的数值模拟结果，可直接得出当入射光波长为800nm时，样品呈现完美吸收效应，其最小反射率为Rmin＝0.14％，对应的吸收率为99.86％。
另外，用一个小玻璃片粘在样品表面，玻璃片与样品之间形成一个微米腔，利用毛细现象将水吸入。利用532nm激光器发射泵浦激光，对超表面样品上方的水进行加热，在样品边角处形成激光热点、产生气泡，从而使超表面上方的介电环境产生由水到空气的转变。超表面样品的反射谱调谐特性的数值模拟结果如图6所示，可以看出，在超表面上方介电环境由水(折射率nwater＝1.333)转化成空气(折射率nair＝1.0)的过程中，其折射率变化量为Δn＝-0.333，完美吸收波长发生蓝移，Δλ＝60nm(从860nm移动至800nm)。在入射光波长为800nm处(如图6中的数值点线所示)，经计算得到上述完美吸收体的调制深度为27.2dB。因此，按照本实施例所述完美吸收体的制备方法采用得到的调制深度、调制波长范围均优于已有的电光、热光、磁光、全光等方案。
本发明实施例还提供一种完美吸收体，如图2和图3所示，所述完美吸收体包括：
通过选择二氧化硅作为衬底，然后利用去离子水、乙醇、丙酮对二氧化硅衬底进行超声清洗，用氮气吹干，然后采用磁控溅射在衬底上所制备出的第一金属层；
在第一金属层上采用电子束蒸镀所制备出的介质层；
在介质层上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶；并且按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应；以及对曝光后的光刻胶进行显影，并对显影后的结构顶层喷涂金属材料所形成的具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，以使由第一金属层、介质层、第二金属层所形成完美吸收体具有相干相消效果。
本发明实施例提供的完美吸收体由第一金属层-介质层-具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层组成，利用超连续光源照射上述结构，合理优化超表面阵列结构参数，使得在所述预设的周期性超表面阵列结构内所包含的至少一个设置有至少两个不同直径的圆盘的超表面原胞中相邻的结构单元产生振幅相等、相位相反的模式分布，最终在远场获得相干相消效果，实现超表面完美吸收体，并采用光热效应改变样品上方介电环境的折射率，以获得全光可调谐超表面完美吸收体，最终可在实验上获得全光可调谐超表面完美吸收器件。
另外，本实施例所制备出的光学完美吸收体，是一种基于相干相消原理的全光可调谐超表面完美吸收体，具有超薄二维结构、大调谐范围等优点。特别是，与现有基于电光、热光、磁光、全光等调节方案相比，由本实施例所制备出的完美吸收体具有目前最高的调制深度。在目前可查到的相关调制方法中，类似的微纳光学器件调制方法所得到的调制深度为6dB(电光调制)，13dB(热光调制)，17dB(磁光调制)和20dB(全光调制)。本实施例所述完美吸收体能够获得更大的调制深度，达到了27.2dB。
可选地，如图4所示，所述第二金属层包括：
将沿x方向周期长度Px和沿y方向周期长度Py的超表面原胞均匀划分所形成的2×2个超表面基本结构单元；
根据所述Px、Py匹配出一对直径d1、d2组合；其中，直径d1、d2组合中直径d1和直径d2相关联，以使直径d1、d2组合产生振幅相等、相位相反的模式分布；
在超表面基本结构单元内设置一直径d1的圆盘或直径d2的圆盘，并且，相同直径的圆盘不相邻。
可选地，所述直径d1与直径d2取值范围为100～200nm；
优选地，所述Px、Py的取值范围为400～800nm；
优选地，所述第二金属层的厚度t4范围为20～70nm；
优选地，所述介质层的厚度t3范围为20～80nm；
优选地，所述第一金属层的厚度t2范围为100～300nm。
本实施例的完美吸收体，可以按照上述方法实施例的技术方案制备而成，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种完美吸收体的制备方法，其特征在于，包括：
选择二氧化硅作为衬底，然后利用去离子水、乙醇、丙酮对二氧化硅衬底进行超声清洗，用氮气吹干，然后采用磁控溅射于衬底制备第一金属层；
在第一金属层上采用电子束蒸镀制备出介质层；
在介质层上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶；
按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应；
对曝光后的光刻胶进行显影，并对显影后的结构顶层喷涂金属材料形成具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，以使第一金属层、介质层、第二金属层形成具有相干相消效果的完美吸收体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应包括：
确定超表面原胞沿x方向周期长度Px和沿y方向周期长度Py；
将所述超表面原胞均匀划分成2×2个超表面基本结构单元；
根据所述Px、Py匹配出一对直径d1、d2组合；其中，直径d1、d2组合中直径d1和直径d2相关联，以使直径d1、d2组合产生振幅相等、相位相反的模式分布；
在超表面基本结构单元内设置一直径d1的圆盘或直径d2的圆盘，并且，相同直径的圆盘不相邻。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直径d1与直径d2取值范围为100～200nm。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Px、Py的取值范围为400～800nm。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述对显影后的结构顶层喷涂金属材料形成具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层为利用脉冲激光沉积对显影后的结构顶层喷厚度为t4的金属作为第二金属层；其中，
所述第二金属层的厚度t4范围为20～70nm。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在第一金属层上采用电子束蒸镀制备出介质层为在第一金属层上采用电子束蒸镀制备一层厚度为t3的介质层；其中，
所述介质层的厚度t3范围为20～80nm。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用磁控溅射于衬底制备第一金属层为将金属采用磁控溅射与衬底制备厚度为t2的第一金属层，且所述第一金属层的厚度t2大于光波在所述金属中的趋肤深度；其中，
所述第一金属层的厚度t2范围为100～300nm。
8.一种完美吸收体，其特征在于，包括：
通过选择二氧化硅作为衬底，然后利用去离子水、乙醇、丙酮对二氧化硅衬底进行超声清洗，用氮气吹干，然后采用磁控溅射在衬底上所制备出的第一金属层；
在第一金属层上采用电子束蒸镀所制备出的介质层；
在介质层上覆盖聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶；并且按照预设的周期性超表面阵列结构对烘烤后的光刻胶进行曝光，其中，所述预设的周期性超表面阵列结构内包含设置有两种不同直径圆盘的超表面原胞，且所述两种不同圆盘直径与超表面原胞沿x方向周期长度Px和y方向周期长度Py相对应；以及对曝光后的光刻胶进行显影，并对显影后的结构顶层喷涂金属材料所形成的具有预设的周期性超表面阵列结构的第二金属层，以使由第一金属层、介质层、第二金属层所形成完美吸收体具有相干相消效果。
9.根据权利要求8所述的完美吸收体，其特征在于，所述第二金属层包括：
将沿x方向周期长度Px和沿y方向周期长度Py的超表面原胞均匀划分所形成的2×2个超表面基本结构单元；
在超表面基本结构单元内设置一直径d1的圆盘或直径d2的圆盘，且相同直径的圆盘不相邻；其中，
直径d1、d2组合由超表面原胞沿x方向周期长度Px和沿y方向周期长度Py匹配出，且直径d1、d2组合中直径d1和直径d2相关联，以使直径d1、d2组合产生振幅相等、相位相反的模式分布。
10.根据权利要求8或9所述的完美吸收体，其特征在于，所述直径d1与直径d2取值范围为100～200nm；
优选地，所述Px、Py的取值范围为400～800nm；
优选地，所述第二金属层的厚度t4范围为20～70nm；
优选地，所述介质层的厚度t3范围为20～80nm；
优选地，所述第一金属层的厚度t2范围为100～300nm。
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