基于图案化二氧化钒薄膜的透明热可调微波吸收器

近年来，光电器件的飞速发展使人类的生活更加方便。然而，这些设备会发出大量的电磁辐射，不仅危害人体健康，还会导致电子系统出现不可接受的故障。因此，消除不利电磁波的电磁屏蔽技术对于保护敏感电路免受干扰和维护健康的生活环境至关重要。

基于吸收的电磁屏蔽技术是目前最理想的电磁屏蔽方法，因为电磁波无法返回空间并被完全消除。尤其是光学透明可调谐微波吸收技术，其可实时调谐并应用于目视观测，因其科学和应用价值而备受关注。

由于二氧化钒在室温附近具有剧烈的绝缘体到金属相变(理论上薄层电阻的变化为五个数量级)和各种转变触发机制(如热加热，光激发和偏置电压)。然而，二氧化钒可调谐吸收体的研究大多集中在太赫兹和红外波段，二氧化钒薄膜的透光率在可见光波段几乎为零，限制了其在光学领域的应用。

在最近发表在《工程》杂志上的一篇论文中，哈尔滨工业大学的研究团队展示了一种基于图案化二氧化钒薄膜的透明热可调微波吸收器，其结构简单，由顶部图案化的二氧化钒薄膜、透明基板(石英玻璃)组成,和底部透明反射层(双层氧化铟锡)。

利用二氧化钒薄膜的热可调薄层电阻，研究人员实现了从-4.257到-60.179dB的反射损耗幅度调谐。同时，该吸收体在620nm处的透光率可超过84.9%，这是二氧化钒薄膜首次应用于可见光透明微波吸收场，也是首次超过50dB的调制深度在高可见透明度的情况下已经实现。此外，本文中的吸收器在15.060GHz和523.75K时可以实现近乎一的吸收(99.993%)。

在发表的论文中，研究人员开发了一种基于等效电路方法的传输线模型，以对二氧化钒吸收体的电磁传输特性进行机械分析。

吸收体的可调谐吸收主要是由于二氧化钒薄膜的温度依赖性薄层电阻，这使得吸收体能够提供与自由空间不同的阻抗匹配度。这项工作还通过实验测量了具有不同占空比的二氧化钒吸收剂的吸收性能，并证明了可以通过改变图案化二氧化钒薄膜的占空比来调整接近统一吸收的温度和温度调谐范围。

本次创新提出了一种透明、热可调的二氧化钒吸收剂，具有组成简单、透光率高、热可调微波吸收性能、调制深度大、温度调谐范围可调等特点。该吸收器可应用于可调传感器、热发射器、调制器、热成像、测辐射热计和光伏设备。可为光学透明领域开发二氧化钒薄膜和透明可调吸收领域实现高透明度和大调制深度铺平道路。