柔性光学超材料和等离子激元的发展和应用-中国科学杂志社.PDF

中国科学: 物理学 力学 天文学 2016 年 第46 卷 第4 期: 044604 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica SCIENCE CHINA PRESS 评 述 可延展柔性光子/ 电子集成器件专辑 柔性光学超材料和等离子激元的发展和应用 ①* ② ③ 高丽 , 陆炳卫 , 徐航勋 ① 南京理工大学电子工程和光电技术学院, 南京 210094; ② 清华大学航空航天学院, 北京 100084; ③ 中国科学技术大学高分子科学与工程系, 合肥 230026 *联系人, E-mail: ligao@ 收稿日期: 2015-11-03; 接受日期: 2015-12-15; 网络出版日期: 2016-01-11 国家重点基础研究发展计划(编号: 2015CB351903)和江苏省自然科学基金(编号: B资助项目 摘要 赋予光学超材料和等离子激元器件弯折、拉伸和卷曲的特性可以开启对电磁波进行调控的新篇章, 并 实现新颖的器件设计和强大的功能性, 例如隐身装置、超级棱镜和变换光学等. 本文综述了近年来从微波到可见 光不同波段产生响应的柔性光学超材料和等离子激元器件的发展和应用, 包括光学结构设计、柔性基底的力学 和光学性质、及与其匹配的微纳加工技术. 除传统的光刻、电子束曝光、纳米粒子自组装技术外, 本文还介绍了 新型的纳米掩膜板和纳米压印转移技术. 其中, 新型低成本的适用于大面积纳米光学结构的纳米压印转移技术 具有较大应用前景. 文章还将讨论应力作用对不同光子器件产生的性质调控以及实现的滤波器, 拉曼信号增强 和传感器等方面的应用. 关键词 超材料, 等离子激元, 柔性光子器件, 可调光子器件 PACS: 42.82.Cr, 78.20.Ci, 73.20.Mf, 81.16.Nd, 85.40.Hp 1 领域介绍 好的力学性质. 柔性电子器件已经应用在了人体皮 肤体征传感[4,5], 大脑及心脏电学信号探测与治疗[6,7], 无机柔性电子学在近年得到了蓬勃的发展并对 仿生电子眼[8–10], 柔性太阳能电池[11–13], 储能电池和 信息电子科学领域产生了巨大影响. 利用传统无机 [14–16] LED 照明系统等 . 与柔性电子学相比, 光子器 材料和新颖力学结构所制备的高性能可延展的多功 件局限在小面积原型制备和基础性质研究, 还难以 能传感器和能源器件已经对医疗及能源产业带来了 实现柔性可延展的性能和适用于人体或者弯曲表面 变革. 无机刚性的半导体材料在亚微米厚度可以具 的应用. 为了实现柔性光子学的发展和光子器件的 备柔性和弯曲的性质[1,2], 而岛状半导体器件和桥状 多功能应用, 光学超材料结构已经在近几年实现了 蛇形金属导线的设计可以实现隔离应变的作用[3], 从 具备一定的柔性可弯曲的性质. 柔性可延展电子器 而在实现器件高性能的同时达到极高的延展性和良 件力学设计的目在于尽可能降低应力作用对其功能 引用格式: 高丽, 陆炳卫, 徐航勋. 柔性光学超材料和等离子激元的发展和应用. 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2016, 46: 044604 Gao L, Lu B W, Xu H X. Mat