金属/介质光子晶体光学透明性与电磁屏蔽性能协同优化研究

（编辑推荐）本研究突破性地揭示光子晶体(PCs)的电磁屏蔽效能(SE)仅与金属总厚度相关，通过将银膜分割为多周期结构（8nm超薄掺杂银），在保持SE>-32dB的同时使平均可见光透过率(AVT)提升70.1%。该成果为光学窗口/光伏设备等需高透明电磁屏蔽场景提供新范式。

　　

Highlight

当介质厚度远小于趋肤深度时，光子晶体(PCs)的电磁屏蔽效能(SE)完全取决于金属总厚度，与金属分布无关。通过将金属层分割成更多周期，可在不降低SE的前提下显著提升光学性能。为突破传统沉积工艺限制，我们采用超薄掺杂银(8nm)构建PCs，在总银膜厚度24nm时，三周期结构比单层膜平均透光率提升70.1%（理论超100%），同时SE稳定保持在-32dB以上。

Modeling and theoretical analysis

如图1所示的一维金属(d₁)/介质(d₂)光子晶体结构中，多层膜干涉理论表明：AVT和SE同时受金属周期数和厚度调控。通过建立多光束干涉模型，我们解析了微波与可见光在PCs中的传输机制，为探索实验可达到的透光极限提供理论框架。

Fabrication of photonic crystals

采用磁控溅射法制备PCs：在真空环境下依次沉积Ag/Al共溅射层（DC靶）和ITO层（RF靶），基底为0.3mm熔融石英，沉积过程全程保持真空连续性以确保超薄银膜质量。

Conclusion

本研究通过创新性结构设计，证实分割金属层可突破PCs光学性能瓶颈。所建立的物理模型为优化金属屏蔽膜光电特性提供了普适性指导，拓展了PCs在透明电磁屏蔽领域的应用边界。