科学家利用斜角沉积法大量生产“超材料” 可广     DATE: 2020-05-23 04:42

科学家利用斜角沉积法大量生产“超材料” 可广泛应用光电领域

2009-04-02 09:29 路过的码农 关注

  美国与中国台湾科学家日前利用已广为光学工业界接受的斜角沉积(oblique angle deposition, OAD)技术为基础,发展出一项可以大规模生产光学超材料(metamaterial)的技术。该小组以伯这种技术在硅基板上制作银纳米柱(nanorod)构成的薄膜,该薄膜能以特殊的方式操控光,在光电产业上具有广泛的应用。

  超材料在过去几年引起了不少研究兴趣,主要是因为它具有制作隐形斗蓬(invisible cloak)及超级透镜(superlens)的潜力。然而,截至目前制作出来的超材料只能在有限的频率范围内工作,而且很难大量生产。为克服这个问题,台北科技大学的任贻均(Yi-Jun Jen)等人采用了斜角沉积法来制作超材料。

  斜角沉积法顾名思义是在真空中以倾斜角度将薄膜材料沉积在基板上。任贻均等人先以电子轰击银块材使其气化,然后让银蒸气沉积在2英寸厚的硅基板上,通过调整基板的倾斜角度,让银在自我遮蔽效应(self-shadowing effect)作用下,优先朝蒸气注入的方向生长成纳米柱。

  长成的银薄膜厚240 nm,银纳米柱长650 nm、宽80 nm,并与基板法线夹66度角。研究人员以波长介于300至850 nm的光照射样品以测量其光学特性,结果发现在波长介于532至690 nm间会产生负折射,而理论上该系统在可见光波段(380-750 nm)都会产生负折射。

  宾州州立大学的Akhlesh Lakhtakia表示,虽然其它团队也曾制作这类薄膜,但从未有人采用双轴介电-磁性材料(biaxial cielectric-magnetic material)。他指出,由于斜角沉积法是一种平面技术,它应该能轻易地与微电子制程整合。该团队接下来将研究薄膜形貌的影响,并开始研发层状结构以降低能量的衰减。

 关于:超材料(metamaterials)”的基本定义

  “Metamaterial”是本世纪物理学领域出现的一个新的学术词汇,近年来经常出现在各类科学文献。拉丁语“meta-”,可以表达“超出…、亚…、另类”等含义。对于metamaterial一词,目前尚未有一个严格的、权威的定义,各种不同的文献上给出的定义也各不相同。但一般文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。在互联网上颇有影响的维基百科(Wikipedia)上,对metamaterial一词是这样解释的:

  In electromagnetism (covering areas like optics and photonics), a meta material (or metamaterial) is an object that gains its (electromagnetic) material properties from its structure rather than inheriting them directly from the materials it is composed of. This term is particularly used when the resulting material has properties not found in naturally formed substances.