基于ITO的非对称法布里-珀罗色滤片：实现高饱和度、高亮度与宽色域特性的静态动态双调控

本综述创新性提出Cr/ITO/Ag非对称法布里-珀罗（Fabry-Pérot, F-P）共振腔结构，通过构造性干涉实现超94%反射率的共振峰（602 nm）与破坏性干涉诱导的近完全吸收谷（410 nm，吸收率99%），成功制备出高纯度黄色滤光片。该结构较对称Ag/ITO/Ag体系展现更高色彩对比度与饱和度，支持80% sRGB色域覆盖，并具备电致变色（electrochromic）调控能力与50°广视角稳定性，为彩色装饰、防伪与智能伪装技术提供新方案。

　　

亮点

我们设计的非对称F-P腔采用铬（Cr）作为顶部吸收层，氧化铟锡（ITO）作为介电层，银（Ag）作为底部反射层。该结构通过精确控制ITO厚度（如130 nm）实现特定波长（如602 nm黄光）的强反射（>94%）与短波段（410 nm）的近乎完美吸收（99%），有效阻隔有害蓝光。与传统对称结构相比，非对称设计显著提升色彩纯度和亮度，并支持全可见光谱调控。

模拟方法

典型F-P纳米腔由两层平行金属反射层夹持介电层构成，可选择性吸收特定波长并反射其余光线。图1(a)展示了本研究提出的Cr/ITO/Ag三层非对称F-P共振腔结构。Ag层光学厚度设为100 nm以阻止光透射，顶部超薄Cr层（6 nm）作为宽带吸收体，ITO层厚度在60–200 nm范围内调整以调控共振波长。

结果与讨论

当ITO厚度为130 nm时，反射光谱（图2a）在602 nm处出现94%的反射峰（黄光波段），同时在410 nm附近存在反射谷（模拟值接近0%）。实验制备的样品与模拟结果高度吻合，证实了该结构产生高纯度黄色的能力。通过调节ITO厚度，我们成功实现了红、橙、绿、青、蓝、紫等全色彩输出（图2b），色域覆盖约80% sRGB标准。此外，基于ITO的折射率电调控特性，该滤光片展现出电致变色行为（图3），且色彩表现具备高达50°的角度不敏感性（图4）。

结论

本研究证实Cr/ITO/Ag非对称F-P结构可生成高亮度、高饱和度的结构色，同时有效抑制蓝光反射（反射率～0%）。实验样品与模拟结果高度一致，且该结构具备电致变色功能与广角稳定性，为多功能色彩调控技术在装饰、印刷、防伪和智能伪装领域的应用开辟了新途径。