基於氧化釩的中紅外表面電漿激元及其套用研究

《基於氧化釩的中紅外表面電漿激元及其套用研究》是依託華中科技大學，由賴建軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於氧化釩的中紅外表面電漿激元及其套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：賴建軍
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

中紅外波段表面電漿激元（SPP）現象與工作在可見光和近紅外波段的金屬SPP不同，依賴於非金屬導電材料如高摻雜矽和導電金屬氧化物等，是一個新興還未開發的研究領域。本項目提出一種基於熱敏電阻氧化釩（VOx）的中紅外SPP新材料體系，通過VOx或金屬摻雜VOx薄膜的SPP特性以及與微納結構的光學耦合作用原理研究，探索在中紅外波段有效激發SPP和通過微結構參數調節SPP波長的方法。在此基礎上，將VOx中紅外SPP共振吸收原理與VOx的高電阻溫度係數結合起來，形成具有片上紅外選頻功能的非致冷探測技術新原理器件，為中紅外波段的生化分析、化學物質識別和紅外特徵光譜探測和光譜成像探測提供一條新途徑。

結題摘要

本項目研究基於VOx薄膜材料的中紅外表面電漿原理及其套用，在理論模擬和原型器件上均取得了一定的進展。首先基於Drude和Lorenz模型理論擬合實驗測量VOx薄膜的紅外反射譜，獲得VOx的光學常數和電漿參數；其次，理論設計和實驗研究了基於中紅外SPP原理的紅外吸收結構及基於這種吸收結構的線列微測輻射熱計，製備了高靈敏的紅外探測器；進一步，提出了一種基於FET結構的電調節VOx光譜探測器，並基於COMSOl多物理場耦合仿真軟體分析了這種探測器的電可調紅外光譜吸收特性；採用MEMS工藝成功製作了含有一維光柵柵極的FET電可調VOx光譜探測器，實驗測試表明在中長波紅外均可在一定範圍調節吸收譜段。這種新結構器件可用於可調紅外光譜熱像儀上。