CN109972090A - 一种完美吸收体涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种完美吸收体涂层，自衬底向外依次包括金属反射层、电介质层、金属纳米线阵列‑陶瓷复合层、金属纳米颗粒‑陶瓷复合层以及电介质减反射层；所述金属纳米线阵列‑陶瓷复合层中，金属纳米线阵列垂直分布在陶瓷相中，金属纳米线的直径不小于3.5nm，高度与所述金属纳米线阵列‑陶瓷复合层的厚度相同，相邻金属纳米线的间距为1～15nm，金属纳米线占所述金属纳米线阵列‑陶瓷复合层的体积百分数为20％～60％；所述金属纳米颗粒‑陶瓷复合层中，金属纳米颗粒弥散均匀分布于陶瓷相中，金属纳米颗粒的直径4～15nm，占所述金属纳米颗粒‑陶瓷复合层的体积百分数为5％～45％。还公开了一种完美吸收体涂层的制备方法。

Description

一种完美吸收体涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种完美吸收体涂层及其制备方法。
背景技术
作为一种新型的电磁超材料，超材料完美吸收体由于其在某些光谱范围内可以达到90％以上的吸收率，近些年在热发射、光学传感、光电探测等方面引起了密切关注，其在太阳能电池、军事雷达隐身、红外探测以及热辐射调控等领域都有着广泛的应用前景。其中，窄带吸收体可用于选择性热辐射器和生物传感等领域，而在太阳能捕获、海水淡化及军事隐身等领域，则需要吸收体在宽谱范围内具备优异的吸收特性。
常见的窄带吸收体结构是由金属/介质层堆叠组成的MIM结构或者MI结构以及基于MIM结构的表面等离激元超材料结构，入射光在金属和介质分界面处与自由电子的集体振荡激发的SPPs被紧紧捕获在近场区域，从而实现对特定波长的完美光吸收。而宽带吸收体常常是利用上述结构多个共振模式的组合，实现多频带或者宽带吸收。
公开号为CN107579354A的中国专利文献公开了基于双谐振环结构、可切换的宽频太赫兹波完美吸收体。该发明提供一种基于双谐振环结构、可切换的宽频太赫兹波完美吸收体，包括底层金属层，第一介质层，第一金属微纳结构层，第二介质层，第二金属微纳结构层，其中第一介质层和第一金属微纳结构层之间包括二氧化钒层。实现了太赫兹波的宽谱完美吸收，还利用二氧化钒随温度变化发生相变的性质，实现了在两个宽频段可切换的太赫兹波完美吸收。
公开号为CN107436192A的中国专利文献公开了一种基于石墨烯/金属纳米带结构的近红外吸收体。该发明具有五层结构，从下到上依次包括：基底、绝缘层、第一石墨烯层、金属纳米带、第二石墨烯层。当入射波照射到金属纳米带阵列时，入射波在金属纳米带激发磁共振效应，从而使入射波的能量在金属纳米带缝隙处显著增强，在金属纳米带上下各加入一层石墨烯之后，增强的电磁波能量与上下石墨烯层作用并被吸收，整体结构达到对共振波长电磁波能量的近完美吸收。
受纳米结构尺寸的限制，超材料完美吸收体在实现宽频带完美吸收方面面临挑战，尤其是在可见光和近红外光范围内。目前，人们已经设计制备出的超材料宽带吸收体大多依赖昂贵的制作工艺，如电子束光刻、聚焦离子束刻蚀、激光直写等，不易大面积制备且十分耗时。因此，基于简单工艺制备的宽频带吸收体极具应用潜力。另外，如果宽带吸收体能够制备在柔性衬底上，将会使吸收体应用于光伏建筑一体化、便捷式电源等更广泛的领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种完美吸收体涂层，该完美吸收体涂层能够在可见光和近红外波段范围内实现近完美吸收。
本发明的另一目的是提供一种完美吸收体涂层的制备方法，该制备方法操作简单，便于实际的制备和应用。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一方面，一种完美吸收体涂层，自衬底向外依次包括金属反射层、电介质层、金属纳米线阵列-陶瓷复合层、金属纳米颗粒-陶瓷复合层以及电介质减反射层；
所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层中，金属纳米线阵列垂直分布在陶瓷相中，金属纳米线的直径不小于3.5nm，高度与所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层的厚度相同，相邻金属纳米线的间距为1～15nm，金属纳米线占所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层的体积百分数为20％～60％；
所述金属纳米颗粒-陶瓷复合层中，金属纳米颗粒弥散均匀分布于陶瓷相中，金属纳米颗粒的直径4～15nm，占所述金属纳米颗粒-陶瓷复合层的体积百分数为5％～45％。
该完美吸收体涂层中，入射光经过电介质减反层，进入金属纳米颗粒-陶瓷复合层，引起金属纳米颗粒中电子的集体振荡，激发出表面等离激元共振，结合纳米粒子间散射效应，在500nm以下的短波长范围内对入射光产生强烈的选择性吸收。金属纳米线阵列-陶瓷复合层对波长大于500nm的入射光具有高的吸收率，通过两个复合层的共同作用，使得该完美吸收体在可见和近红外波段都具有高的吸收率。电介质层将金属反射层和金属纳米线阵列-陶瓷复合层分隔开，其厚度的变化用于调节金属纳米线和金属反射层之间的电磁耦合作用，从而对该吸收体涂层的吸收峰位和峰宽进行精细控制，以获得更高的吸收率。
该完美吸收体涂层对入射光的吸收强度与金属纳米颗粒-陶瓷复合层中金属和陶瓷种类的选择、纳米颗粒的直径以及体积分数的大小密切相关。因此，为了得到高吸收强度，所述金属纳米颗粒-陶瓷复合层中，金属纳米颗粒直径为5～10nm，占在所述金属纳米颗粒-陶瓷复合层的体积百分数为15％～30％。
该完美吸收体涂层中，金属纳米线阵列有序且密集地分布在所述的金属纳米线阵列-陶瓷复合层中，金属纳米线的尺寸和排布以及周围介质的介电常数等都将影响吸收体对入射光的响应。金属纳米线的直径和相邻纳米线的间距影响着表面等离激元的共振频率，引起吸收峰位的移动和吸收强度的变化。因此，为了得到吸收带宽较宽，所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层中，金属纳米线直径为4～10nm，金属纳米线之间的间距为2～7nm，高度不小于50nm，金属纳米线占所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层的体积百分数为30％～40％。
优选地，所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层的厚度为80～200nm；所述的金属纳米颗粒-陶瓷复合层的厚度为20～100nm。
电介质减反层、电介质层和金属层部分对吸收特性的调控幅度较敏感，为了减小反射损失，同时精确调控金属纳米线与金属层间电荷耦合作用的强弱，以使吸收率最大化，所述电介质层的厚度为3～20nm；所述金属层的厚度为100～250nm；所述电介质减反射层的厚度为30～120nm。
该完美吸收体涂层中，所述金属反射层和金属纳米粒子选择相同的材料，所述电介质层和陶瓷相选择相同的材料。从而简化制备方法，同时易于调控吸收体在可见和近红外波段范围的吸收特性。
优选地，金属纳米线材料为金、铂、银、钨、铜、铝中一者；金属纳米颗粒和金属层材料为金、铂、银、钨、铜、铝中一者，或任意两者组成的合金；电介质层材料为金属氧化物、氮化物、碳化物、硼化物或二氧化硅；陶瓷相为金属氧化物、氮化物、碳化物、硼化物或二氧化硅；电介质减反射层为二氧化硅或氧化铝。
另一方面，一种完美吸收体涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理衬底；
(2)选取金属和陶瓷作为靶材，控制金属靶工作，在步骤(1)处理过的衬底表面进行磁控溅射沉积，获得金属反射层；然后，控制陶瓷靶工作，在金属反射层上进行磁控溅射沉积电介质层；之后，控制金属靶和陶瓷靶同时工作，在电介质层上依次磁控溅射沉积金属纳米线阵列-陶瓷复合层和金属纳米颗粒-陶瓷复合层，然后再沉积电介质减反射层，获得完美吸收体涂层；
磁控溅射时，金属靶采用脉冲、射频或直流电源驱动，陶瓷靶采用射频电源驱动。
与常见的微纳加工手段相比，磁控溅射的工艺操作简便，成本低，参数调节方便，溅射靶材的选择范围大。通过溅射工艺中对化合物陶瓷靶和金属靶功率的调控，并结合低能离子轰击的选择性刻蚀作用，可以方便地对完美吸收体中金属纳米线和纳米颗粒的尺寸和排布进行大范围调节。
其中衬底可以为金属材料(铝、铜、锌合金、不锈钢等)、或无机非金属材料(陶瓷、玻璃、氧化物、氮化物等)、或柔性材料(PET、PI等)。
具体地，所述预处理衬底包括：
对于刚性衬底，先后用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗，然后进行加热解吸附和等离子体溅射清洗，优化衬底表面清洁度；
对于有机物或柔性衬底，用清洁剂和去离子水进行超声清洗，并对衬底表面活化处理。
经过上述预处理后，衬底表面更利于金属薄膜的生长。
步骤(2)中，所述的磁控溅射在氩气气氛下进行。通过调节溅射所用金属和化合物陶瓷靶的功率，结合不同功率的衬底偏压进行选择性刻蚀，以及沉积时间的长短，可以实现较大程度的改变金属纳米线阵列-陶瓷复合层中纳米线的尺寸和间距以及金属纳米颗粒-陶瓷复合层中纳米颗粒的尺寸和体积分数等微结构特征。不同微结构特征的金属纳米线阵列-陶瓷复合层、金属纳米颗粒-陶瓷复合层以及不同厚度的电介质层相互作用，可以实现吸收峰位以及吸收强度满足预期的调控，从而得到整体吸收率较高的完美吸收体涂层。
优选地，溅射沉积金属反射层时，金属靶所用的功率密度范围为3～10W/cm2；
溅射沉积电介质层时，化合物陶瓷靶所用的功率密度范围为5～15W/cm2；
溅射沉积金属纳米线阵列-陶瓷复合层时，金属靶所用的功率密度范围为1～5W/cm2，化合物陶瓷靶所用的功率密度范围为5～20W/cm2；
溅射沉积金属纳米颗粒-陶瓷复合层时，金属靶所用的功率密度范围为0.5～2W/cm2，化合物陶瓷靶所用的功率密度范围为3～15W/cm2；
溅射气压范围为0.1～1Pa，靶基距大于65mm。
当所述的衬底绝缘时，衬底偏压的类型为射频偏压；当所述的衬底导电时，衬底偏压的类型为射频或脉冲偏压。作为优选，溅射沉积金属纳米线阵列-陶瓷复合层时，金属靶所用的功率密度范围为1-3W/cm2；陶瓷靶所用的功率密度范围为5～15W/cm2，溅射气压范围为0.15～0.6Pa，靶基距高于80mm，衬底偏压功率密度范围为1～3W/cm2，自偏压高于-60V。当衬底偏压功率密度低于优选范围时，金属难以实现选择性生长，无法得到纳米线结构，导致吸收性能不理想。
溅射沉积金属纳米颗粒-陶瓷复合层时，金属靶功率密度范围为0.5～1W/cm2；陶瓷靶所用的功率密度范围为5～10W/cm2，溅射气压范围为0.15～0.6Pa，衬底偏压功率密度范围为1～2W/cm2。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)与常见的金属-电介质-金属(MIM)等结构的吸收体相比，本发明的吸收波段范围更广，吸收率更高。相较常用的光刻等微纳加工手段，本发明所采用的磁控溅射方法工艺简单，成本较低，适合大面积制备，且调节参数方便。与现有的完美吸收体相比，本发明的结构更加简单，利用均匀弥散分布的金属纳米颗粒与紧密排列的极细金属纳米线阵列以及金属反射层结构的共同作用，调整方法灵活，吸收效果好。
(2)本发明中的金属及陶瓷材料的选择范围较广，不同种类的金属与陶瓷材料组合均可获得宽波段的良好吸收，因此可根据不同情况下的需求在各层中选择不同的金属或陶瓷材料来构筑完美吸收体涂层。
(3)本发明中对衬底材料的选择无特殊要求，常见的刚性或柔性、绝缘或导电、有机或无机材料均可作为衬底使用，在降低制备难度的同时大大拓展了相关器件的应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为实施例1制备的完美吸收体涂层截面的低倍SEM形貌；
图2为实施例1制备的完美吸收体涂层中金属纳米线阵列-陶瓷复合层截面的高倍TEM形貌；
图3为实施例1制备的完美吸收体涂层中金属纳米颗粒-陶瓷复合层的低倍TEM形貌；
图4为实施例1中制备的完美吸收体涂层中金属纳米颗粒-陶瓷复合层的高倍TEM形貌；
图5为实施例1制备的完美吸收体涂层的光学照片以及相应的吸收光谱；
图6为实施例2制备的完美吸收体涂层中金属纳米线阵列-陶瓷复合层截面的高倍TEM形貌；
图7为实施例2制备的完美吸收体涂层中金属纳米颗粒-陶瓷复合层的高倍TEM形貌；
图8为实施例2制备的完美吸收体涂层的光学照片以及相应的吸收光谱；
图9为实施例3制备的柔性PET衬底上沉积的大面积完美吸收体涂层的光学照片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
以下实施例以硅片、石英片和PET为衬底，金属材料选择金、银、钨，陶瓷材料选择氧化铝和二氧化硅，电介质材料选择氧化铝和二氧化硅，金属层材料选择金、银、钨。通过相关溅射参数的调整，改变金属陶瓷膜层内金属纳米线或纳米颗粒的尺寸与分布，结合电介质层厚度的调节，制备出完美吸收体涂层。利用分光光度计测试其反射光谱，表征其对入射光的吸收特性。
实施例1
将硅片和石英片依次放入丙酮、乙醇和去离子水中，超声清洗15min，去除表面污染物；将洗净的硅片和石英片用氮气吹干，固定在衬底托盘上；将托盘装入磁控溅射设备沉积室中，预抽真空至10-4Pa以下；通入氩气，使沉积室气压保持在0.4Pa，用射频溅射清洗钨靶材、氧化铝靶材10min，并施加衬底偏压清洗衬底5min；刻蚀清洗结束后，调整气流使沉积室气压至0.3Pa，关闭氧化铝靶电源，打开钨靶前的挡板，开始溅射，调整钨靶的溅射功率密度为3.5W/cm2，沉积金属层，沉积时间25min。关闭钨靶驱动电源，同时启动氧化铝靶驱动电源，功率密度设置为5W/cm2，同时施加衬底偏压功率密度为1W/cm2，沉积一层氧化铝介质层，沉积时间为5min。再次启动钨靶驱动电源，两靶共溅射，其中钨靶和氧化铝靶的溅射功率分别为1W/cm2和5.5W/cm2，衬底偏压功率密度为2.5W/cm2，沉积2h后，调节钨靶和氧化铝靶的溅射功率分别为0.8W/cm2和5W/cm2，衬底偏压功率密度为2W/cm2，继续沉积20min后，关闭钨靶，保持氧化铝靶功率密度不变，偏压功率密度调整为1W/cm2，沉积1h，然后关闭氧化铝靶和偏压驱动电源，最终得到具有完美吸收特性的涂层。
通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对上述涂层样品截面形貌进行观察和分析。图1给出了实施例1中完美吸收体涂层的截面SEM形貌，从图中可清楚看出减反层、纳米颗粒金属陶瓷复合层、纳米线阵列金属陶瓷复合层、电介质层和金属层的分层情况及厚度。金属纳米颗粒-陶瓷复合层厚度为22nm。金属纳米线阵列-陶瓷复合层厚度为136nm，金属层作为反射层厚度116nm，减反层厚度30nm。图2为实施例1中金属纳米线阵列-陶瓷复合层高倍截面TEM形貌，可观察到其中纳米线嵌入氧化铝基体中，呈典型的周期性排列结构，纳米线平均直径约为7nm，边缘间距2～2.5nm，氧化铝电介质层厚度5nm。图3和图4分别为实施例1中金属纳米颗粒-陶瓷复合层低倍和高倍TEM形貌，可以观察到纳米颗粒均匀弥散分布于氧化铝基体中，纳米颗粒平均直径约为4.5nm。
图5为实施例中完美吸收体涂层的吸收光谱和其光学照片。样品呈现深黑色，其在可见光和近红外波段的吸收达到90％以上，最高接近99.1％。
实施例2
将硅片和石英片依次用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗15min，去除表面污染物；将洗净的硅片和石英片用氮气吹干，固定在衬底托盘上；将托盘装入磁控溅射设备沉积室中，同时预抽真空至10-4Pa以下；通入氩气气流使沉积室气压保持0.4Pa，用射频溅射清洗金靶材、二氧化硅靶材10min，并施加偏压清洗衬底5min；刻蚀清洗结束后，调整沉积室气压至0.3Pa，关闭二氧化硅靶电源，打开金靶前的挡板，开始溅射，调整金靶的溅射功率密度为3.5W/cm2，沉积金属层，沉积时间25min。关闭金靶驱动电源，同时启动二氧化硅靶驱动电源，功率密度设置为5W/cm2，同时施加衬底偏压功率密度为1W/cm2，沉积一层二氧化硅介质层，沉积时间为10min。再次启动金靶驱动电源，两靶共溅射，其中金靶和二氧化硅靶的溅射功率分别为1.2W/cm2和6W/cm2，衬底偏压功率密度为2.5W/cm2，沉积2h后，调节金靶和二氧化硅靶的溅射功率分别为1W/cm2和5.5W/cm2，衬底偏压功率密度为2W/cm2，继续沉积20min后，关闭金靶，保持二氧化硅靶功率密度不变，调节偏压功率密度为1W/cm2，沉积30min，然后关闭二氧化硅靶和偏压驱动电源，最终得到具有完美吸收特性的涂层。
通过TEM对上述薄膜样品截面形貌进行观察和分析。图6给出了实施例2中金属纳米线阵列-陶瓷复合层截面的高倍TEM形貌，可观察到纳米线平均直径约为5.5nm，边缘间距3～3.5nm。与实施例1相比，证明通过改变金属靶和陶瓷靶的溅射功率等参数即可调控金属陶瓷复合层中纳米线的直径、间距等结构参数。图7给出了实施例2中金属纳米颗粒-陶瓷复合层的高倍TEM形貌，可观察到纳米颗粒平均直径约为4nm。图8为实施例2中样品相应的吸收光谱和光学照片。样品呈现深黑色，其在可见光和近红外波段的吸收达到95％以上。
实施例3
将PET片依次用洗涤剂和去离子水分别超声清洗10min，去除表面污染物；将洗净的PET片用氮气吹干，固定在衬底托盘上；将托盘装入磁控溅射设备沉积室中，同时预抽真空至10-4Pa以下；通入氩气气流使沉积室气压保持0.4Pa，用直流溅射清洗银靶材，射频溅射清洗二氧化硅靶材，时间20min；刻蚀清洗结束后，调整沉积室气压至0.25Pa，关闭二氧化硅靶电源，打开银靶前的挡板，开始溅射，调整银靶的溅射功率密度为2.8W/cm2，沉积金属反射层，沉积时间30min。关闭银靶驱动电源，同时启动二氧化硅靶驱动电源，功率密度设置为5W/cm2，同时施加衬底偏压功率密度为1W/cm2，沉积一层二氧化硅介质层，沉积时间为10min。再次启动银靶驱动电源，两靶共溅射，其中银靶和二氧化硅靶的溅射功率分别为1.1W/cm2和5.5W/cm2，衬底偏压功率密度为2.5W/cm2，沉积1.5h后，调节银靶和二氧化硅靶的溅射功率分别为0.9W/cm2和5W/cm2，衬底偏压功率密度为2W/cm2，继续沉积30min后，关闭银靶，保持二氧化硅靶功率密度不变，调节偏压功率密度为1W/cm2，沉积30min，然后关闭二氧化硅靶和偏压驱动电源，最终得到柔性PET衬底上具有完美吸收的涂层。
图9为实施例3中柔性PET衬底上完美吸收体涂层在弯曲状态下的光学照片，证明本发明所用的制备方法适用于柔性、刚性等多种衬底，且能够大面积制备，所得到的涂层具有较好的机械性能。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种完美吸收体涂层，其特征在于，自衬底向外依次包括金属反射层、电介质层、金属纳米线阵列-陶瓷复合层、金属纳米颗粒-陶瓷复合层以及电介质减反射层；
所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层中，金属纳米线阵列垂直分布在陶瓷相中，金属纳米线的直径不小于3.5nm，高度与所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层的厚度相同，相邻金属纳米线的间距为1～15nm，金属纳米线占所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层的体积百分数为20％～60％；
所述金属纳米颗粒-陶瓷复合层中，金属纳米颗粒弥散均匀分布于陶瓷相中，金属纳米颗粒的直径4～15nm，占所述金属纳米颗粒-陶瓷复合层的体积百分数为5％～45％。
2.如权利要求1所述的完美吸收体涂层，其特征在于，所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层中，金属纳米线直径为4～10nm，金属纳米线之间的间距为2～7nm，高度不小于50nm，金属纳米线占所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层的体积百分数为30％～40％；所述金属纳米颗粒-陶瓷复合层中，金属纳米颗粒直径为5～10nm，占在所述金属纳米颗粒-陶瓷复合层的体积百分数为15％～30％。
3.如权利要求1所述的完美吸收体涂层，其特征在于，所述金属纳米线阵列-陶瓷复合层的厚度为80～200nm；
所述的金属纳米颗粒-陶瓷复合层的厚度为20～100nm；
所述电介质层的厚度为3～20nm；
所述金属层的厚度为100～250nm；
所述电介质减反射层的厚度为30～120nm。
4.如权利要求1所述的完美吸收体涂层，其特征在于，所述金属反射层和金属纳米粒子选择相同的材料，所述电介质层和陶瓷相选择相同的材料。
5.如权利要求1所述的完美吸收体涂层，其特征在于，金属纳米线材料为金、铂、银、钨、铜、铝中一者；金属纳米颗粒和金属层材料为金、铂、银、钨、铜、铝中一者，或任意两者组成的合金；电介质层材料为金属氧化物、氮化物、碳化物、硼化物或二氧化硅；陶瓷相为金属氧化物、氮化物、碳化物、硼化物或二氧化硅；电介质减反射层为二氧化硅或氧化铝。
6.一种如权利要求1～5所述的完美吸收体涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理衬底；
(2)选取金属和陶瓷作为靶材，控制金属靶工作，在步骤(1)处理过的衬底表面进行磁控溅射沉积，获得金属反射层；然后，控制陶瓷靶工作，在金属反射层上进行磁控溅射沉积电介质层；之后，控制金属靶和陶瓷靶同时工作，在电介质层上依次磁控溅射沉积金属纳米线阵列-陶瓷复合层和金属纳米颗粒-陶瓷复合层，然后再沉积电介质减反射层，获得完美吸收体涂层；
磁控溅射时，金属靶采用脉冲、射频或直流电源驱动，陶瓷靶采用射频电源驱动。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预处理衬底包括：
对于刚性衬底，先后用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗，然后进行加热解吸附和等离子体溅射清洗，优化衬底表面清洁度；
对于有机物或柔性衬底，用清洁剂和去离子水进行超声清洗，并对衬底表面活化处理。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，溅射沉积金属反射层时，金属靶所用的功率密度范围为3～10W/cm2；
溅射沉积电介质层时，化合物陶瓷靶所用的功率密度范围为5～15W/cm2；
溅射沉积金属纳米线阵列-陶瓷复合层时，金属靶所用的功率密度范围为1～5W/cm2，化合物陶瓷靶所用的功率密度范围为5～20W/cm2；
溅射沉积金属纳米颗粒-陶瓷复合层时，金属靶所用的功率密度范围为0.5～2W/cm2，化合物陶瓷靶所用的功率密度范围为3～15W/cm2；
溅射气压范围为0.1～1Pa，靶基距大于65mm。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，溅射沉积金属纳米线阵列-陶瓷复合层时，金属靶所用的功率密度范围为1-3W/cm2；陶瓷靶所用的功率密度范围为5～15W/cm2，溅射气压范围为0.15～0.6Pa，靶基距高于80mm，衬底偏压功率密度范围为1～3W/cm2，自偏压高于-60V。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，溅射沉积金属纳米颗粒-陶瓷复合层时，金属靶功率密度范围为0.5～1W/cm2；陶瓷靶所用的功率密度范围为5～10W/cm2，溅射气压范围为0.15～0.6Pa，衬底偏压功率密度范围为1～2W/cm2。
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