陶瓷基电磁超材料及器件应用

摘要

电磁超材料具有与常规材料迥异的奇特电磁参数(如负的介电常数和磁导率).这类材料颠覆了传统电磁理论描述的若干规则,衍生出很多奇特的电、磁、光性质,有望成为信息技术等领域的重大技术变革的源头.作为这类人工材料的主流构筑方式,金属谐振单元阵列取得了重要成功.然而,受制于金属基体的固有特性,高损耗、各向异性、难以调控,以及光频材料难于制备一直是困扰这类材料发展的壁垒.为从根本上解决上述问题,我国在国际上率先开展了基于陶瓷材料的超常电磁介质的研究.从材料超常响应的基本原理出发,借助于功能陶瓷材料中丰富的电磁极化机制,初步创建了非金属基超常介质的原理框架和构筑策略.构建了基于非金属材料及其结构的超常电磁响应原理,提出了非金属基超常电磁介质的调控机制,建立了自下而上的光频非金属基超常介质制备策略.基于这类新型超材料,发展出了无绕线电感元件、无非线性光学过程参与的全光开关,以及光忆阻器等新型器件,并在无源电子元件集成技术等领域获得了应用.