超构表面（metasurfaces）是超构材料（metamaterials）的二维对应物，是一种具有非同寻常特性的人造材料。这些经过特殊制备的表面带有工程图案，能够改变整个波长范围内电磁波的传播。
可提高光电器件效率的低成本柔性超构表面
超构材料的发展始于金属-介电系统，但现在超构表面已发展成为全介电系统，它们仅通过表面效应就能提高效率，已在太阳能电池和发光二极管（LED）等光电器件中发挥着至关重要的作用。
据麦姆斯咨询介绍，印度坎普尔印度理工学院光子学实验室R. Vijaya教授领导的研究团队，利用一种低成本的软光刻技术，在柔性聚合物基板上制作出了具有纳米凹坑和纳米凸点两种互补形状的介电超构表面。
XY平面上具有纳米凹坑（a）和纳米凸点（b）的超构表面示意图
研究人员通过实验确定，在相同间距下，纳米凸点图案高度较小的的表面，其反射雾度和透射雾度值要高于含有深度较大纳米凹点的表面。雾度与超构表面图案深度或高度的关系较大，而与图案间距的关系较小。在相同波长范围内从图案表面测量的远场透射曲线显示，散射随图案深度/高度与间距之比增加而增加。模拟结果证实，纳米凸点图案比纳米凹坑图案的透射雾度更高。通过控制这些表面的图案深度/高度与特征间距之比，既能提高光学雾度，又能实现总反射强度与总透射强度之间的平衡。
该研究成果已经以“Control of visible‑range transmission and reflection haze by varying pattern size, shape and depth in flexible metasurfaces”为题发表在Frontiers of Optoelectronics期刊上。
研究人员采用一种自组装制成的低成本光子晶体，以纳米级特征尺寸作为主图案。因此，利用这种特别经济的方法，能获得超薄、柔性、图案化且易于在任何光滑表面上层叠的超构表面。
他们利用不同图案间距和高度/深度的样品，通过漫反射和全反射以及透射实验，确定了这些样品的雾度可以在整个可见光范围内得到控制。由于光的线性传播方向会限制器件的光电转换效率，因此，该研究成果有助于提高光电器件的效率。
雾度的散射效应会由透射/反射光束周围的云雾状斑块显现出来，而轻松控制雾度的散射程度可以提高太阳能电池的光吸收率或LED的光提取率。研究人员基于该方法的仿真支持了实验结果。
论文链接：
https://doi.org/10.1007/s12200-024-00125-3
