RU2370797C1 - Светопоглощающее покрытие - Google Patents
Светопоглощающее покрытие Download PDFInfo
- Publication number
- RU2370797C1 RU2370797C1 RU2008106394/28A RU2008106394A RU2370797C1 RU 2370797 C1 RU2370797 C1 RU 2370797C1 RU 2008106394/28 A RU2008106394/28 A RU 2008106394/28A RU 2008106394 A RU2008106394 A RU 2008106394A RU 2370797 C1 RU2370797 C1 RU 2370797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- absorption
- metal
- coefficient
- dielectric layers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
Оптическое покрытие может быть использовано при изготовлении приемников излучения, преобразователей солнечной энергии, устройств оптической обработки информации и т.д. Покрытие включает дисперсные металлические слои и диэлектрические слои. В качестве дисперсных слоев используют слои из металлических частиц со средним размером dcp, выполненные в виде плотноупакованных монослоев. Дисперсные и диэлектрические слои расположены поочередно друг с другом. Диапазон изменения dcp металлических частиц составляет 2-50 нм. Диэлектрические слои выполнены с оптической толщиной λ0/4, где λ0 - длина волны максимума полосы поверхностного плазмонного поглощения монослоя металлических частиц, для которой коэффициент поглощения дисперсного металлического слоя превышает коэффициент поглощения массивного металла. Технический результат - повышение спектральной селективности светопоглощающего покрытия при сохранении высоких значений коэффициента поглощения и низкой величине остаточного отражения. 2 ил.
Description
Изобретение относится к оптическим покрытиям, характеризующимся высоким уровнем поглощения электромагнитного излучения УФ, видимого или ближнего ИК-диапазона и низким коэффициентом отражения в области поглощения, а также высокой спектральной селективностью, и может быть использовано в лазерно-оптических системах для мониторинга и диагностики, в приборостроении и в электронной технике, при изготовлении приемников излучения, преобразователей солнечной энергии, устройств оптической обработки информации и т.д.
Известно устройство, поглощающее излучение видимого диапазона, представляющее собой композит, состоящий из слоя диэлектрического материала (например, SiO), в котором содержатся наночастицы металла (например, Ti), поглощающие излучение видимого диапазона (И.З.Индутный, П.Е. Шепелявый, Е.В.Михайловская, Ч.В.Парк, Дж.Б.Ли, Я.Р.До. Градиентные светопоглощающие покрытия SiOx-Me для дисплейных экранов. Журнал технической физики, 2002, т.72, вып.6, с.67-72). Покрытие получают термическим испарением на подложку в вакууме механической смеси SiO+Ti. Известное устройство характеризуется высоким уровнем поглощения видимого излучения, однако его недостатком является спектральная неселективность поглощения, а также наличие в видимом диапазоне значительного зеркального отражения на границе покрытие-воздух (порядка 4-10%).
Ближайшим техническим решением (прототипом) является многослойное металл-диэлектрическое покрытие, содержащее, по крайней мере, один дисперсный металлический слой (или несколько слоев), выполненных из наночастиц (патент США №US 6335142 В1 от 1.01.2002 «Light absorbing coatings with high absorption capacity»). Для усиления поглощения в состав данного покрытия вводят также толстый сплошной слой металла или используют металлическую подложку. Входящие в состав данного покрытия диэлектрические слои, разделяющие дисперсный и сплошной слои металла, а также слой диэлектрика, граничащий с воздухом, предназначены для уменьшения отражения от многослойной системы. Ослабление излучения в прототипе происходит в металлических слоях (дисперсном и сплошном), причем, величина коэффициента поглощения дисперсного металлического слоя для всей спектральной области ослабления излучения меньше величины коэффициента поглощения массивного металла. Под массивным металлом подразумеваются сплошные (недисперсные) слои металла толщиной более 1 мкм. В известном покрытии достигается достаточно низкое остаточное отражение (порядка 1-2%). Недостатком прототипа является его спектральная неселективность, поскольку для толстого слоя металла ослабление излучения происходит в широком диапазоне длин волн, включая видимую и ближнюю ИК-области спектра.
Задачей изобретения является повышение спектральной селективности светопоглощающего покрытия при сохранении высоких значений коэффициента поглощения и низкой величине остаточного отражения.
Задача решается за счет того, что в предлагаемом покрытии, включающем дисперсные металлические слои и диэлектрические слои, дисперсные слои из металлических частиц со средним размером dcp, выполненные в виде плотноупакованных монослоев, и диэлектрические слои расположены поочередно друг с другом, диапазон изменения dcp металлических частиц составляет 2-50 нм, диэлектрические слои выполнены с оптической толщиной λ0/4, где λ0 - длина волны максимума полосы поверхностного плазмонного поглощения монослоя металлических частиц, для которой коэффициент поглощения дисперсного металлического слоя превышает коэффициент поглощения массивного металла.
В предлагаемом устройстве поочередное расположение дисперсных слоев из металлических частиц и диэлектрических слоев, оптические толщины которых являются четвертьволновыми относительно длины волны λ0, соответствующей максимуму полосы поверхностного плазмонного поглощения дисперсных металлических слоев, обеспечивает деструктивную многолучевую интерференцию в многослойном селективно-поглощающем покрытии, за счет чего вблизи этой длины волны одновременно достигаются увеличение поглощения и минимизация отражения падающего электромагнитного излучения.
Значение резонансной длины волны λ0, а также значения коэффициентов пропускания и отражения дисперсных металлических слоев на этой длине волны зависят от материала металлических наночастиц, их среднего размера dcp и от значений параметра перекрытия η, характеризующего долю площади монослоя, занятую металлическими наночастицами. Изменение среднего размера частиц в диапазоне 2-50 нм, а их параметра перекрытия в пределах 0.2-0.7 позволяет наиболее эффективно осуществлять деструктивную многолучевую интерференцию в многослойной системе. Выполнение дисперсных металлических слоев с малым отклонением размера частиц от среднего размера dcp способствует сужению полосы поверхностного плазмонного поглощения. Одинаковый средний размер металлических частиц dcp во всех дисперсных металлических слоях и одинаковые толщины всех диэлектрических слоев обеспечивают высокую спектральную селективность многослойного покрытия.
В качестве металлических материалов светопоглощающего покрытия могут быть использованы такие металлы, как Ag, Cu, Au, Al, для которых полосы плазмонного поверхностного резонанса дисперсных слоев расположены в оптическом спектральном диапазоне. Величина коэффициента поглощения дисперсных металлических слоев на длине волны λ0 и в прилегающей к λ0 области максимального ослабления оптического излучения превышает коэффициент поглощения соответствующего массивного металла. В качестве диэлектрических материалов могут быть использованы материалы, прозрачные в области проявления поверхностных плазмонных резонансов дисперсных металлических слоев - фториды, окислы, галогениды щелочных металлов.
Схема предлагаемого светопоглощающего покрытия представлена на фиг.1. Светопоглощающее покрытие включает в себя дисперсные металлические слои 1, сплошные диэлектрические слои с оптической толщиной λ0/4 2, диэлектрическую подложку 3. На фиг.2 представлены спектральные зависимости коэффициентов пропускания, отражения и поглощения светопоглощающего покрытия, состоящего из семи плотноупакованных слоев наночастиц Ag, разделенных слоями KCl. Покрытие получено методом последовательного термического осаждения Ag и KCl на стеклянную подложку. Средний размер наночастиц Ag в монослое составляет 4 нм, параметр перекрытия η~0.4. Величина показателя преломления для KCl в видимом диапазоне составляет ~ 1.5. Геометрическая толщина каждого из слоев KCl равна 73 нм. Данные слои являются четвертьволновыми для λ0=440 нм, на которой формируется максимум полосы поверхностного плазмонного поглощения для монослоев наночастиц серебра с указанными параметрами. Из фиг.2 видно, что в окрестности длины волны λ0 достигается максимум поглощения (минимум пропускания) данного устройства. Величина отражающей способности покрытия в данной области спектра не превышает 1.5%. Полуширина полосы поглощения составляет 180 нм. Спектральные области, прилегающие к полосе поглощения как с длинноволновой, так и с коротковолновой сторон, характеризуются высоким уровнем пропускания излучения (коэффициент пропускания >60%). Таким образом, фиг.2 демонстрирует высокую поглощательную способность (95.5% на резонансной длине волны λ0) и одновременно высокую спектральную селективность предлагаемого покрытия - полоса поглощения сужена более чем в 2 раза, по сравнению с прототипом.
Изменяя конструктивные параметры покрытия, можно управлять спектральным положением λ0 и формировать полосу поглощения в разных областях УФ, видимого и ближнего ИК-диапазонов.
Claims (1)
- Светопоглощающее покрытие, включающее дисперсные металлические слои и диэлектрические слои, отличающееся тем, что дисперсные слои из металлических частиц со средним размером dcp, выполненные в виде плотноупакованных монослоев, и диэлектрические слои расположены поочередно друг с другом, диапазон изменения dcp металлических частиц составляет 2-50 нм, диэлектрические слои выполнены с оптической толщиной λ0/4, где λ0 - длина волны максимума полосы поверхностного плазмонного поглощения монослоя металлических частиц, для которой коэффициент поглощения дисперсного металлического слоя превышает коэффициент поглощения массивного металла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106394/28A RU2370797C1 (ru) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | Светопоглощающее покрытие |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106394/28A RU2370797C1 (ru) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | Светопоглощающее покрытие |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2370797C1 true RU2370797C1 (ru) | 2009-10-20 |
Family
ID=41263060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008106394/28A RU2370797C1 (ru) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | Светопоглощающее покрытие |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2370797C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2590281C2 (ru) * | 2011-11-30 | 2016-07-10 | Сони Корпорейшн | Химический сенсор, модуль химического сенсора, устройство обраружения химического вещества и способ обнаружения химического вещества |
-
2008
- 2008-02-18 RU RU2008106394/28A patent/RU2370797C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2590281C2 (ru) * | 2011-11-30 | 2016-07-10 | Сони Корпорейшн | Химический сенсор, модуль химического сенсора, устройство обраружения химического вещества и способ обнаружения химического вещества |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | A refractory metamaterial absorber for ultra-broadband, omnidirectional and polarization-independent absorption in the UV-NIR spectrum | |
JP5774807B2 (ja) | 狭い帯域の全方向性反射体および構造色としてのそれらの使用 | |
CN110346853B (zh) | 一种可见-近红外波段的可调谐双频完美吸收器 | |
JP6877770B2 (ja) | 光吸収体、ボロメーター、赤外線吸収体、太陽熱発電装置、放射冷却フィルム、及び光吸収体の製造方法 | |
CN105022106B (zh) | 一种可见‑近红外波段的超宽带吸收器及制备方法 | |
CN110673242B (zh) | 一种偏振可调谐硅基光学吸波器及其制备方法 | |
CN110346854A (zh) | 一种与偏振无关的超窄多频带可调谐完美吸收器 | |
CN108291988B (zh) | 纳米双材料电磁频谱移频器 | |
WO2017154302A1 (ja) | 光学膜、光学素子および光学系 | |
Ye et al. | Low-loss one-dimensional metallodielectric photonic crystals fabricated by metallic insertions in a multilayer dielectric structure | |
RU2370797C1 (ru) | Светопоглощающее покрытие | |
Fang et al. | Design and analysis of Salisbury screens and Jaumann absorbers for solar radiation absorption | |
CN110673249A (zh) | 一种反射滤光片 | |
CN114895396B (zh) | 基于硅与锗锑碲复合纳米柱阵列可调谐的红外窄带滤光片 | |
Guillén et al. | Plasmonic characteristics of Ag and ITO/Ag ultrathin films as-grown by sputtering at room temperature and after heating | |
JP5084603B2 (ja) | 偏光子及び液晶プロジェクタ | |
Patel et al. | Fabricating multilayer antireflective coating for near complete transmittance in broadband visible light spectrum | |
CN113031121B (zh) | 红外线的抗反射透镜 | |
RU126149U1 (ru) | Светопоглощающее покрытие | |
Kim et al. | Broadband and antireflective characteristics of glancing angle deposited titanium dioxide nanostructures for photovoltaic applications | |
Ehsani et al. | Tuning filtering properties of SnS films deposited on Glass/ITO substrate using glancing angle deposition technique | |
Wu et al. | Omnidirectional narrow-band ultraviolet filtering based on one-dimensional defective photonic crystal containing hyperbolic metamaterial | |
CN112799159B (zh) | 一种紫外-可见-红外全波段吸收器及其制备方法 | |
Ramachandran et al. | Antireflective coatings and optical filters | |
Xie et al. | Large-area, omnidirectional metasurface exhibiting unpolarized broadband absorption |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120219 |