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Design of Multimodal Absorption in the Mid-IR: A Metal Dielectric Metal Approach

  • Specific control on the mid-infrared (mid-IR) Emission properties is attracting increasing attention for thermal camouflage and passive cooling applications. Metal−dielectric−metal (MDM) structures are well known to support strong magnetic polariton resonances in the optical and near-infrared range. We extend the current understanding of such an MDM structure by specifically designing Au disc arrays on top of ZnS−Au−Si substrates and pushing their resonances to the mid-IR regime. Therefore, we combine fabrication via lift-off photolithography with the finite element method and an inductance−capacitance model. With this combination of techniques, we demonstrate that the magnetic polariton resonance of the first order strongly depends on the individual disc diameter. Furthermore, the fabrication of multiple discs within one unit cell allows a linear combination of the fundamental resonances to conceive broadband absorptance. Quite importantly, even in mixed resonator cases, theSpecific control on the mid-infrared (mid-IR) Emission properties is attracting increasing attention for thermal camouflage and passive cooling applications. Metal−dielectric−metal (MDM) structures are well known to support strong magnetic polariton resonances in the optical and near-infrared range. We extend the current understanding of such an MDM structure by specifically designing Au disc arrays on top of ZnS−Au−Si substrates and pushing their resonances to the mid-IR regime. Therefore, we combine fabrication via lift-off photolithography with the finite element method and an inductance−capacitance model. With this combination of techniques, we demonstrate that the magnetic polariton resonance of the first order strongly depends on the individual disc diameter. Furthermore, the fabrication of multiple discs within one unit cell allows a linear combination of the fundamental resonances to conceive broadband absorptance. Quite importantly, even in mixed resonator cases, the absorptance spectra can be fully described by a superposition of the individual disc properties. Our contribution provides rational guidance to deterministically design mid-IR emitting materials with specific narrow- or broadband properties.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autor*innen:Nelson Wilbur Pech MayORCiD, T. Lauster, M. Retsch
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):ACS Appl. Mater. Interfaces
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.0 Abteilungsleitung und andere
Verlag:ACS Publications
Jahrgang/Band:13
Ausgabe/Heft:1
Erste Seite:1921
Letzte Seite:1929
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Mid-IR absorption; Thermal emission
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1021/acsami.0c18160
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:04.02.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:04.02.2021
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