Tuneable Thermal Emission Using Chalcogenide Metasurface

材料科学 发射率 多光谱图像 红外线的 光电子学 热辐射 光学 热的 纳米光子学 光子学 波长 硫系化合物 遥感 物理 气象学 地质学 热力学
作者
Tun Cao,Xinyu Zhang,Weiling Dong,Li Lu,Xilin Zhou,Xin Zhuang,Junhong Deng,Xing Cheng,Guixin Li,Robert E. Simpson
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
卷期号:6 (16) 被引量:126
标识
DOI:10.1002/adom.201800169
摘要

Abstract Modulation of thermal radiation is an essential element of infrared sensing and imaging, thermal infrared light sources, camouflage, and thermophotovoltaics. Recently, tuneable thermal emission of nanophotonic structures has been demonstrated. However, most of the current strategies involve controlling single spectral thermal emission in the far‐infrared region, and blue shifting their resonances to the shorter wavelength region is rarely explored. Moreover, fast modulation of multispectral thermal radiation remains challenging. In this work, the dynamic control of multispectral thermal emission from 2 to 4 µm from an ultrathin reconfigurable metasurface is experimentally presented based on Au/SiO 2 /Ge 2 Sb 2 Te 5 /Au multilayer. This metadevice contains several integrated thermal emitters of various wavelengths, each of which consists of gold (Au) squares array with different widths. A tuning of multispectral absorptivity (emissivity) can be achieved by transiting the state of Ge 2 Sb 2 Te 5 from amorphous to crystalline. A heat‐transfer model is developed to demonstrate that the reversible switching of multispectral thermal emission can be achieved in just 300 ns. The experimental demonstration along with the theoretical framework lays the foundation for designing high‐speed reconfigurable multispectral thermal emitters, which, as expected, will initiate a new route to thermal engineering.
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