第十五届全国表面工程大会

光热材料在材料科学领域日益受到研究者的广泛关注。然而，开发一种能够高效响应多种光源且成本低廉的薄膜材料，以满足不同应用场景的需求，依然是一个亟待解决的难题。在此，我们采用基于非平衡磁控溅射的斜入射沉积技术，巧妙利用溅射粒子的热力学与动力学特性，通过精确控制沉积时间，成功制备出具有不同微观结构（平滑层状结构、岛状结构以及倾斜柱状结构）的TiN薄膜。实验结果显示，具有平滑层状结构的TiN薄膜在紫外及可见光区域（300-500 nm）展现出接近99%的超高光吸收率；而岛状结构的薄膜在可见光及近红外区域（500-800 nm）具备类似的优异光吸收性能；倾斜柱状结构的薄膜则在200-1200 nm的宽波段范围内实现了约90%的高光吸收效率。为了深入探究其背后的机制，我们开展了多尺度模拟研究，结果表明，薄膜内部的电场增强分布呈现出显著的特征，本征吸收、表面等离子体共振以及“光捕获结构”三者的协同作用对不同微观结构薄膜的光热性能产生了决定性影响。本研究不仅揭示了TiN薄膜微观结构与光热性能之间的内在联系，还为制备能够对可调节波长产生超高光热响应的多功能光热材料开辟了一条全新的技术路径，有望在众多领域实现广泛应用。
 

薄膜,光热,磁控溅射