Dielektrik çok katmanlı geniş bantlı kızılötesi metamalzeme soğurucunun tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu

Doğal malzemelerin ötesinde optik özelliklere sahip hem yığın hem de yarı-sonsuz düzlemsel olarak tasarlanmış dielektrik metamalzemeler, alt dalga boyu boyutlarına sahip rezonant mimarilerin geliştirilmesi için umut verici platformlar olarak ortaya çıkmıştır. Tüm dielektrik metamalzemeleri plazmonik yapılardan ayıran temel kriter, kızılötesi ve görünür spektral bölgelerde ihmal edilebilir kayıplar sergilemeleri, ultra güçlü ve verimli cihazların geliştirilmesinde kullanılabilecek önemli bir potansiyele sahip olmalarıdır. Nanofabrikasyon ve dielektrik metamalzemelerin tasarımındaki bu gelişmeler, gelecek nesil teknolojiler için fotonik meta cihazların minyatürleştirilmesini sağlaması açısından önemlidir. Özellikle, dielektrik-metamalzeme kaplamaları, karakteristik yansıma/iletim yanıtlarını kontrol edilmesiyle yüksek çözünürlüklü görüntüleme ve termal kamuflaj gibi stratejik uygulamalara sahiptir. Bu çalışmada, orta kızılötesi (MWIR) ve uzun kızılötesi ışığın (LWIR) geniş bantlı soğurmaunu sağlamak için dielektrik katmanlardan oluşan Al2O3/Ge/ITO/SKC yığın meta-soğurucuların tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu sunulmaktadır. Bu yapı, son derece gelişmiş mikro fabrikasyon tekniklerinden biri olan e-beam termal buharlaştırma sistemi ile vakum kırılmadan sırayla kaplanarak üretilmiştir. Simülasyonlar ve deneysel değerlendirmeler yoluyla, meta yapının geometrik parametreleri uygun bir şekilde seçilmesiyle, soğurma ~%92'nin üzerinde yapılan analizlerle görülmüştür. Özelleştirilmiş bu tüm dielektrik meta-soğurucuların özelliklerini mekanik olarak anlamak için, kullanılan Al2O3 katmanının kalınlığının orta ve uzun KÖ soğurma performansı üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla kapsamlı sayısal hesaplamalar yaptık. Daha da önemlisi, öngörülen meta-soğurucu polarizasyona duyarsız olduğu ve çok çeşitli geliş açılarında tutarlı bir şekilde çalıştığı görülmüştür.