超材料属于典型的人工复合材料,其表现出超常物理性能,这些性能天然材料不具备。可以通过自然界已有的物质,对其结构和尺寸等因素进行合理的设计,得到一些奇异的电磁性能。超材料的设计灵活,而且具有厚度薄、体积小等优点。研究者们围绕应用于太赫兹及红外等相关波段的超材料吸收器开展了广泛的研究。我们知道,8μm到14μm波段属于热红外大气窗口,此波段的吸收器于红外探测技术、红外隐身、热光伏、太阳能电池、生物传感器等一系列相关领域扮演着不可或缺的角色。然而,如何设计多吸收带、结构简单、易加工的完美吸收器仍然是一个挑战。本论文主要研究了热红外大气透明窗口内的高性能宽带超材料吸收器,内容如下:1、理论模拟方面:进行了热红外高性能宽带超材料吸收器的设计。论文提出了一种超宽带超材料吸收器的设计,该结构由锗-硫化锌-铬-硫化锌圆盘周期性阵列和难熔金属铬（室温熔点1907℃）底膜组成。用商用电磁仿真软件CST进行数值仿真,通过优化得到了最佳的几何参数。所提出的结构在大气的红外透明窗口中,平均吸收率高达99.1%,实现了超宽带近完美吸收。在TE偏振下,在8μm至13μm的波长范围内吸收率高达99.1%。在TM偏振下,7μm至15μm范围内的平均吸收率高达97.1%。当斜入射角增加到60度时,吸收仍然很高。这些结果表明,我们提出的吸收器具有偏振无关和入射角不敏感的吸收特性。该吸收器结构简单,易于加工,可以通过纳米光刻等已有技术,低成本批量生产。2、实验制备方面:尝试制备结构色彩可调的宽带红外多层膜吸收器。实验搭档黎思睿模拟创建了一种基于sub/[Nichrome/Ge/Nichrome/Zn S/Ge/Zn S]/Air的多层膜结构的吸收器。此结构不单单于大气透明窗口波段彰显出超然的宽带吸收特性,而且在一定范围内改变顶层薄膜厚度可以调节结构的表面颜色,并保持其红外吸收性能。本研究选择磁控溅射技术制备多层膜结构,直流磁控溅射制备镍铬（Ni-Cr）合金膜,射频磁控溅射制备锗（Ge）膜和硫化锌（Zn S）膜。最后,采用XRD进行物相分析,用台阶仪测量厚度。