一种高效率红外热光调制器的制备方法

摘要

一种高效率红外热光调制器的制备方法，由上、下两片硒化锌基片、四个石墨烯电极和钨掺杂二氧化钒薄膜层封装而成；其特点是：在每个硒化锌基片上先制备两个石墨烯电极，再在硒化锌基片和石墨烯电极上制备一层钨掺杂二氧化钒薄膜层，最后将上述两个硒化锌基片的钨掺杂二氧化钒薄膜层贴合，封装成高效率红外热光调制器。本发明可实现红外波段热光的调制；具有加热效率极高、调制速度可达飞秒级、耗能低、插入损耗小、制作工艺简单等优点。

主权项

一种高效率红外热光调制器的制备方法，由上、下两片硒化锌基片、四个石墨烯电极和钨掺杂二氧化钒薄膜层封装而成；其特征在于：在每个硒化锌基片上先制备两个石墨烯电极，再在硒化锌基片和石墨烯电极上制备一层钨掺杂二氧化钒薄膜层，最后将上述两个硒化锌基片的钨掺杂二氧化钒薄膜层贴合，封装成高效率红外热光调制器；具体制备方法如下：A)石墨烯电极的制备：取碳含量>97％的石墨粉15g、KNO₃ 7.5g和浓硫酸300mL均匀混合，加入KMnO₄ 45g，经过35℃水浴加热45min，之后加入去离子水，95℃持续反应时间60min；进一步加去离子水稀释，使用35％H₂O₂溶液中和未反应的高锰酸钾；趁热离心过滤并反复洗涤，45℃真空条件下干燥制得氧化石墨；B)将氧化石墨研碎，配制质量浓度约为5mg/mL的悬浮液300mL，超声处理45min，悬浮液离心处理30min，得到氧化石墨烯胶状悬浮液；C)用掩膜法涂覆于硒化锌基片上，将基片放入KBH₄的乙醇溶液中还原制得石墨烯电极的硒化锌基片；D)制备钨掺杂二氧化钒薄膜层采用直流磁控溅射和中温退火氧化；在以上涂覆了纯净石墨烯导电薄膜的硒化锌基片上，利用直流磁控溅射镀上钨掺杂的钒金属薄膜，直流磁控溅射电流为2A，电压40V，工作气体为纯度99.999％的高纯氩气，溅射时间为2.5min，退火氧化过程中以50sccm和50sccm的流量同时通入纯度为99.9％的氮气和纯度为99.99％的氧气，退火温度为450℃，退火时间为5h，随后在相同温度下，以30sccm的流量通入纯度为99.9％的氢气进行氢化处理，时间为30min；E)最后将两个硒化锌基片的钨掺杂二氧化钒薄膜层贴合，封装成红外热光调制器。