超構(gòu)表面（metasurfaces）是超構(gòu)材料（metamaterials）的二維對應(yīng)物，是一種具有非同尋常特性的人造材料。這些經(jīng)過特殊制備的表面帶有工程圖案，能夠改變整個波長范圍內(nèi)電磁波的傳播。

超構(gòu)材料的發(fā)展始于金屬-介電系統(tǒng)，但現(xiàn)在超構(gòu)表面已發(fā)展成為全介電系統(tǒng)，它們僅通過表面效應(yīng)就能提高效率，已在太陽能電池和發(fā)光二極管（LED）等光電器件中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，印度坎普爾印度理工學(xué)院光子學(xué)實(shí)驗室R. Vijaya教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊，利用一種低成本的軟光刻技術(shù)，在柔性聚合物基板上制作出了具有納米凹坑和納米凸點(diǎn)兩種互補(bǔ)形狀的介電超構(gòu)表面。

研究人員通過實(shí)驗確定，在相同間距下，納米凸點(diǎn)圖案高度較小的的表面，其反射霧度和透射霧度值要高于含有深度較大納米凹點(diǎn)的表面。霧度與超構(gòu)表面圖案深度或高度的關(guān)系較大，而與圖案間距的關(guān)系較小。在相同波長范圍內(nèi)從圖案表面測量的遠(yuǎn)場透射曲線顯示，散射隨圖案深度/高度與間距之比增加而增加。模擬結(jié)果證實(shí)，納米凸點(diǎn)圖案比納米凹坑圖案的透射霧度更高。通過控制這些表面的圖案深度/高度與特征間距之比，既能提高光學(xué)霧度，又能實(shí)現(xiàn)總反射強(qiáng)度與總透射強(qiáng)度之間的平衡。

該研究成果已經(jīng)以“Control of visible?range transmission and reflection haze by varying pattern size, shape and depth in flexible metasurfaces"為題發(fā)表在Frontiers of Optoelectronics期刊上。

研究人員采用一種自組裝制成的低成本光子晶體，以納米級特征尺寸作為主圖案。因此，利用這種特別經(jīng)濟(jì)的方法，能獲得超薄、柔性、圖案化且易于在任何光滑表面上層疊的超構(gòu)表面。

他們利用不同圖案間距和高度/深度的樣品，通過漫反射和全反射以及透射實(shí)驗，確定了這些樣品的霧度可以在整個可見光范圍內(nèi)得到控制。由于光的線性傳播方向會限制器件的光電轉(zhuǎn)換效率，因此，該研究成果有助于提高光電器件的效率。

霧度的散射效應(yīng)會由透射/反射光束周圍的云霧狀斑塊顯現(xiàn)出來，而輕松控制霧度的散射程度可以提高太陽能電池的光吸收率或LED的光提取率。研究人員基于該方法的仿真支持了實(shí)驗結(jié)果。