Here, we have developed a more temperature-tolerant emitter with a gradient emittance, which can enable adaptation to changing environmental conditions. Such a thermal emitter is mainly constructed by multilayered films composed of nitrogen (N)-doped Ge2Sb2Te5 (N-GST) and an underlying metal film. The proposed device not only possesses special wavelength selectivity in the middle infrared range but can also dynamically adjust average emissivity (from 0.13 to 0.83) through the degree of crystallization. Besides, N doping can elevate the phase transition temperature of GST and enhance its thermal resistance, which renders it particularly well-suited for applications in higher temperature environments than pure GST. This emitter also shows strong adhesion capability and high flexibility against bending, enabling more practical and widespread situations. By using a multi-layer structure, we combined the more temperature-tolerant and dynamically modulating N-GST emitter with an optical thin film, successfully achieving dual camouflage for both infrared and visible light. The element doping technology and multi-layer stacking approach presented in this research will provide valuable insight for the development of dynamic emissive materials in multi-spectral camouflage scenarios.

1.
J.
Teyssier
,
S. V.
Saenko
,
D.
Marel
, and
M. C.
Milinkovitch
,
Nat. Commun.
6
,
6368
(
2015
).
2.
C.
Xu
,
G. T.
Stiubianu
, and
A. A.
Gorodetsky
,
Science
359
,
1495
(
2018
).
3.
L.
Phan
,
W. G.
Walkup
,
D. D.
Ordinario
,
E.
Karshalev
,
J.-M.
Jocson
,
A. M.
Burke
, and
A. A.
Gorodetsky
,
Adv. Mater.
25
,
5621
(
2013
).
4.
B.
Wang
,
Y.
Huang
,
Y.
Han
,
W.
Zhang
,
C.
Zhou
,
Q.
Jiang
,
F.
Chen
,
X.
Wu
,
R.
Li
,
P.
Lyu
,
S.
Zhao
,
F.
Wang
, and
R.
Zhang
,
Nano Lett.
22
,
3713
(
2022
).
5.
R.
Fleury
and
A.
Alu
,
Prog. Electromagn. Res.
147
,
171
(
2014
).
6.
S.
Dang
,
Z.
Wang
, and
H.
Ye
,
Mater. Res. Express
6
,
106422
(
2019
).
7.
Y.
Li
,
X.
Bai
,
T.
Yang
,
H.
Luo
, and
C.-W.
Qiu
,
Nat. Commun.
9
,
273
(
2018
).
8.
S.
Hong
,
S.
Shin
, and
R.
Chen
,
Adv. Funct. Mater.
30
,
1909788
(
2020
).
9.
F.
Lang
,
H.
Wang
,
S.
Zhang
,
J.
Liu
, and
H.
Yan
,
Int. J. Thermophys.
39
,
6
(
2018
).
10.
C.
Yu
,
Y.
Li
,
X.
Zhang
,
X.
Huang
,
V.
Malyarchuk
,
S.
Wang
,
Y.
Shi
,
L.
Gao
,
Y.
Su
,
Y.
Zhang
,
H.
Xu
,
R. T.
Hanlon
,
Y.
Huang
, and
J. A.
Rogers
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
111
,
12998
(
2014
).
11.
H.
Liu
,
C.
Wang
,
G.
Chen
,
Y.
Liao
,
M.
Mao
,
T.
Cheng
,
A.
Libanori
,
X.
Xiao
,
X.
Hu
,
K.
Liu
, and
J.
Chen
,
Nano Energy
93
,
106855
(
2022
).
12.
D.
Franklin
,
S.
Modak
,
A. V.
Guardado
,
A.
Safaei
, and
D.
Chanda
,
Light Sci. Appl.
7
,
93
(
2018
).
13.
H. K.
Woo
,
K.
Zhou
,
S.-K.
Kim
,
A.
Manjarrez
,
M. J.
Hoque
,
T.-Y.
Seong
, and
L.
Cai
,
Adv. Funct. Mater.
32
,
2201432
(
2022
).
14.
R.
Hu
,
W.
Xi
,
Y. D.
Liu
,
K. C.
Tang
,
J. L.
Song
,
X. B.
Luo
,
J. Q.
Wu
, and
C.-W.
Qiu
,
Mater. Today
45
,
120
(
2021
).
15.
J.
Lyu
,
Z.
Liu
,
X.
Wu
,
G.
Li
,
D.
Fang
, and
X.
Zhang
,
ACS Nano
13
,
2236
(
2019
).
16.
O.
Salihoglu
,
H. B.
Uzlu
,
O.
Yakar
,
S.
Aas
,
O.
Balci
,
N.
Kakenov
,
S.
Balci
,
S.
Olcum
,
S.
Suzer
, and
C.
Kocabas
,
Nano Lett.
18
,
4541
(
2018
).
17.
A.
Shahsafi
,
P.
Roney
,
Y.
Zhou
,
Z.
Zhang
,
Y.
Xiao
,
C.
Wan
,
R.
Wambold
,
J.
Salman
,
Z.
Yu
,
J.
Li
,
J. T.
Sadowski
,
R.
Comin
,
S.
Ramanathan
, and
M. A.
Kats
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
116
,
26402
(
2019
).
18.
S.
Chandra
,
D.
Franklin
,
J.
Cozart
,
A.
Safaei
, and
D.
Chanda
,
ACS Photonics
5
,
4513
(
2018
).
19.
L.
Zhao
,
R.
Zhang
,
C.
Deng
,
Y.
Peng
, and
T.
Jiang
,
Nanomaterials
9
,
1096
(
2019
).
20.
H.
Ji
,
D.
Liu
,
H.
Cheng
,
C.
Zhang
, and
L.
Yang
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
175
,
96
(
2018
).
21.
G.
Cui
,
Z.
Peng
,
X.
Chen
,
Y.
Cheng
,
L.
Lu
,
S.
Cao
,
S.
Ji
,
G.
Qu
,
L.
Zhao
,
S.
Wang
,
S.
Wang
,
Y.
Li
,
H.
Ci
,
M.
Li
, and
Z.
Liu
,
Adv. Sci.
9
,
2105004
(
2022
).
22.
M. S.
Ergoktas
,
G.
Bakan
,
P.
Steiner
,
C.
Bartlam
,
Y.
Malevich
,
E. O.
Yenigun
,
G.
He
,
N.
Karim
,
P.
Cataldi
,
M. A.
Bissett
,
I. A.
Kinloch
,
K. S.
Novoselov
, and
C.
Kocabas
,
Nano Lett.
20
,
5346
(
2020
).
23.
T.
Cui
,
K.
Yip
,
A.
Hassan
,
G.
Wang
,
X.
Liu
,
Y.
Sun
, and
T.
Filleter
,
Sci Adv.
6
,
eabb1335
(
2020
).
24.
Z.
Li
,
X.
Chao
,
A.
Balilonda
, and
W.
Chen
,
InfoMat
5
,
e12418
(
2023
).
25.
Z.
Xu
,
Q.
Li
,
K.
Du
,
S.
Long
,
Y.
Yang
,
X.
Cao
,
H.
Luo
,
H.
Zhu
,
P.
Ghosh
,
W.
Shen
, and
M.
Qiu
,
Laser Photonics Rev.
14
,
1900162
(
2020
).
26.
Z. J.
Coppens
and
J. G.
Valentine
,
Adv. Mater.
29
,
1701275
(
2017
).
27.
M.
Li
,
S.
Li
,
M.
Deng
,
X.
Xu
,
K.
Dai
,
A.
Cui
,
X.
Zhou
,
K.
Jiang
,
L.
Shang
,
Y.
Li
,
J.
Zhang
,
L.
Zhu
,
J.
Chu
, and
Z.
Hu
,
J. Appl. Phys.
133
,
053101
(
2023
).
28.
L.
Zhang
,
R. F.
Waters
,
K. F.
MacDonald
, and
N. I.
Zheludev
,
Appl. Phys. Rev.
8
,
011404
(
2021
).
29.
M.
Thomaschewski
and
S. I.
Bozhevolnyi
,
Appl. Phys. Rev.
9
,
021311
(
2022
).
30.
E. M.
Vinod
,
R.
Naik
,
A. P. A.
Faiyas
,
R.
Ganesan
, and
K. S.
Sangunni
,
J. Non-Cryst. Solids
356
,
2172
2174
(
2010
).
31.
E. M.
Vinod
,
R.
Naik
,
R.
Ganesan
, and
K. S.
Sangunni
,
J. Non-Cryst. Solids
358
,
2927
2930
(
2012
).
32.
D.
Sahoo
and
R.
Naik
,
Mater. Res. Bull.
148
,
111679
(
2022
).
33.
Y.
Zhu
,
Z.
Zhang
,
S.
Song
,
H.
Xie
,
Z.
Song
,
X.
Li
,
L.
Shen
,
L.
Li
,
L.
Wu
, and
B.
Liu
,
Mater. Res. Bull.
64
,
333
336
(
2015
).
34.
Q.
Gao
and
L.
Chen
,
Appl. Phys. A
125
,
564
(
2019
).
35.
V. E.
Madhavan
,
M.
Carignano
,
A.
Kachmar
, and
K. S.
Sangunn
,
Sci. Rep.
9
,
12985
(
2019
).
36.
Y.
Qu
,
Q.
Li
,
L.
Cai
,
M.
Pan
,
P.
Ghosh
,
K.
Du
, and
M.
Qiu
,
Light Sci. Appl.
7
,
26
(
2018
).
37.
C.
Kim
,
Y.
Kim
, and
M.
Lee
,
Adv. Mater. Technol.
7
,
2101349
(
2022
).
38.
Z.
Xu
,
H.
Luo
,
H.
Zhu
,
Y.
Hong
,
W.
Shen
,
J.
Ding
,
S.
Kaur
,
P.
Ghosh
,
M.
Qiu
, and
Q.
Li
,
Nano Lett.
21
,
5269
(
2021
).
39.
L.
Li
,
M.
Shi
,
X.
Liu
,
X.
Jin
,
Y.
Cao
,
Y.
Yang
, and
W.
Wang
,
Adv. Funct. Mater.
31
,
2101381
(
2021
).
40.
M.
Rude
,
R. E.
Simpson
,
R.
Quidant
,
V.
Pruneri
, and
J.
Renger
,
ACS Photonics
2
,
669
(
2015
).
41.
X.-F.
Liu
,
J.-F.
He
,
Y.-G.
Li
,
H.
Li
,
W.
Lei
,
Q.-L.
Jia
,
S.-W.
Zhang
, and
H.-J.
Zhang
,
Rare Met.
42
,
3829
3838
(
2023
).
42.
X.
Liao
,
M.
Yan
, and
L.
Mai
,
Matter
6
,
2602
2604
(
2023
).
43.
M.
Gerken
,
J.
Fritze
,
M.
Münzberg
, and
M.
Weispfenning
,
Proc. SPIE
10177
,
101770C
(
2017
).
44.
N.
Kumar
and
A.
Dixit
,
Nanotechnology for Defence Applications
(
Springer International Publishing
,
2019
).
45.
L.
Yao
,
L.
Pan
,
S.
Zhou
,
H.
Liu
,
H.
Mei
,
Y.
Li
,
K. G.
Dassios
,
P.
Colombo
,
L.
Cheng
, and
L.
Zhang
,
Mater. Horiz.
10
,
3404
(
2023
).
46.
Y.
Peng
,
Y.
Ye
,
Z.
Huang
,
Y.
Ma
,
J.
Tang
,
J.
Zhou
,
L. C.
Greenburg
,
Y.
Cui
,
L.
Fan
,
W.
Jin
,
S.
Fan
,
S.
Zhai
,
A.
Majumdar
, and
X.
Luo
,
Nat. Sustain.
5
,
339
(
2022
).
47.
M.
Li
,
D.
Liu
,
H.
Cheng
,
L.
Peng
, and
M.
Zu
,
Sci. Adv.
6
,
eaba3494
(
2020
).
48.
M. S.
Ergoktas
,
G.
Bakan
,
E.
Kovalska
,
L. W. L.
Fevre
,
R. P.
Fields
,
P.
Steiner
,
X.
Yu
,
O.
Salihoglu
,
S.
Balci
,
V. I.
Fal'ko
,
K.
Novoselov
,
R. A. W.
Dryfe
, and
C.
Kocabas
,
Nat. Photonics
15
,
493
(
2021
).
49.
E.
Buhara
,
A.
Ghobadi
, and
E.
Ozbay
,
Opt. Lett.
46
,
4777
(
2021
).
50.
D.
Qi
,
F.
Chen
,
X.
Wang
,
H.
Luo
,
Y.
Cheng
,
X.
Niu
, and
R.
Gong
,
Opt. Lett.
43
,
5323
(
2018
).
51.
N.
Lee
,
J.-S.
Lim
,
I.
Chang
,
H. M.
Bae
,
J.
Nam
, and
H. H.
Cho
,
Adv. Opt. Mater.
10
,
2200448
(
2022
).
52.
M.
Qin
,
L.
Zhang
,
X.
Zhao
, and
H.
Wu
,
Adv. Funct. Mater.
31
,
2103436
(
2021
).
53.
L.
Peng
,
D.
Liu
,
H.
Cheng
,
S.
Zhou
, and
M.
Zu
,
Adv. Opti. Mat.
6
,
1801006
(
2018
).
54.
N.
Lee
,
T.
Kim
,
J.-S.
Lim
,
I.
Chang
, and
H. H.
Cho
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
21250
(
2019
).
55.
T.
Kim
,
J. Y.
Bae
,
N.
Lee
, and
H. H.
Cho
,
Adv. Funct. Mater.
29
,
1807319
(
2019
).
56.
M.
Zhang
,
M.
Pu
,
F.
Zhang
,
Y.
Guo
,
Q.
He
,
X.
Ma
,
Y.
Huang
,
X.
Li
,
H.
Yu
, and
X.
Luo
,
Adv. Sci.
5
,
1800835
(
2018
).
57.
H.
Zhu
,
Q.
Li
,
C.
Zheng
,
Y.
Hong
,
Z.
Xu
,
H.
Wang
,
W.
Shen
,
S.
Kaur
,
P.
Ghosh
, and
M.
Qiu
,
Light Sci. Appl.
9
,
60
(
2020
).
58.
X.
Feng
,
M.
Pu
,
F.
Zhang
,
R.
Pan
,
S.
Wang
,
J.
Gong
,
R.
Zhang
,
Y.
Guo
,
X.
Li
,
X.
Ma
, and
X.
Luo
,
Adv. Funct. Mater.
32
,
2205547
(
2022
).
59.
L.
Yuan
,
C.
Huang
,
J.
Liao
,
C.
Ji
,
J.
Huang
,
Y.
Wang
, and
X.
Luo
,
Adv. Sci.
9
,
2201054
(
2022
).
60.
Y.
Huang
,
Y.
Zhu
,
B.
Qin
,
Y.
Zhou
,
R.
Qin
,
P.
Ghosh
,
M.
Qiu
, and
Q.
Li
,
Nanophotonics
11
,
3613
(
2022
).
61.
R. L.
Olmon
,
B.
Slovick
,
T. W.
Johnson
,
D.
Shelton
,
S.-H.
Oh
,
G. D.
Boreman
, and
M. B.
Raschke
,
Phys. Rev. B
86
,
235147
(
2012
).
62.
A. V.
Kolobov
,
P.
Fons
,
B.
Hyot
,
B.
André
,
Y.
Tominaga
,
H.
Tamenori
,
K.
Yoshikawa
, and
J.
Kobayashi
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
061910
(
2012
).
63.
S.
Guo
,
Z. G.
Hu
,
X. L.
Ji
,
T.
Huang
,
X. L.
Zhang
,
L. C.
Wu
,
Z. T.
Song
, and
J. H.
Chu
,
RSC Adv.
4
,
57218
(
2014
).
64.
K. S.
Andrikopoulo
,
S. N.
Yannopoulos
,
G. A.
Voyiatzis
,
A. V.
Kolobov
,
M.
Ribes
, and
J.
Tominaga
,
J. Phys.: Condens. Matter
18
,
965
(
2006
).
65.
M.
Li
,
M.
Xie
,
H.
Ji
,
J.
Zhou
,
K.
Jiang
,
L.
Shang
,
Y.
Li
,
Z.
Hu
, and
J.
Chu
,
Appl. Phys. Lett.
116
,
162102
(
2020
).
66.
D.
Qian
,
J.
Miao
,
P.
Yuan
,
D.
Song
, and
R.
Lan
,
J. Mater. Sci.: Mater. Electron.
33
,
12750
(
2022
).
67.
V.
Bragaglia
,
F.
Arciprete
,
W.
Zhang
,
A. M.
Mio
,
E.
Zallo
,
K.
Perumal
,
A.
Giussani
,
S.
Cecchi
,
J. E.
Boschker
,
H.
Riechert
,
S.
Privitera
,
E.
Rimini
,
R.
Mazzarello
, and
R.
Calarco
,
Sci. Rep.
6
,
23843
(
2016
).
68.
A. V.
Kolobov
,
P.
Fons
,
A. I.
Frenkel
,
A. L.
Ankudinov
,
J.
Tominaga
, and
T.
Uruga
,
Nat. Mater.
3
,
703
(
2004
).
69.
D. A.
Baker
,
M. A.
Paesler
,
G.
Lucovsky
,
S. C.
Agarwal
, and
P. C.
Taylor
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
255501
(
2006
).
70.
L.
Pauling
, The
Nature of the Chemical Bond
(
Cornell University Press
,
New York
,
1939
).
71.
M.
Wuttig
,
D.
Lüsebrink
,
D.
Wamwangi
,
W.
Wełnic
,
M.
Gilleβen
, and
R.
Dronskowski
,
Nature Mater.
6
,
122
128
(
2006
).
72.
J.-P.
Gaspard
and
R.
Ceolin
,
Solid State Commun.
84
,
839
(
1992
).
73.
M.
Seo
,
J.
Kim
,
H.
Oh
,
M.
Kim
,
I.
Baek
,
K.
Choi
,
J.
Byun
, and
M.
Lee
,
Adv. Opt. Mater.
7
,
1900196
(
2019
).
74.
J. J.
Bender
,
B. L. V.
Bak
,
S. M.
Jensen
, and
E.
Lindgaard
,
Compos. B Eng.
217
,
108905
(
2021
).
75.
T.
Kim
,
J.
Lee
,
Y.
Kim
,
Y.
Joo
, and
B.
Kim
,
Materials
12
,
2490
(
2019
).
76.
L.
Mao
,
Q.
Meng
,
A.
Ahmad
, and
Z.
Wei
,
Adv. Energy Mater.
7
,
1700535
(
2017
).
77.
H.
Zhu
,
Q.
Li
,
C.
Tao
,
Y.
Hong
,
Z.
Xu
,
W.
Shen
,
S.
Kaur
,
P.
Ghosh
, and
M.
Qiu
,
Nat. Commun.
12
,
1805
(
2021
).
78.
K.-K.
Du
,
Q.
Li
,
Y.-B.
Lyu
,
J.-C.
Ding
,
Y.
Lu
,
Z.-Y.
Cheng
, and
M.
Qiu
,
Light Sci. Appl.
6
,
e16194
(
2017
).
79.
K.
Tang
,
K.
Dong
,
J.
Li
,
M. P.
Gordon
,
F. G.
Reichertz
,
H.
Kim
,
Y.
Rho
,
Q.
Wang
,
C.-Y.
Lin
,
C. P.
Grigoropoulos
,
A.
Javey
,
J. J.
Urban
,
J.
Yao
,
R.
Levinson
, and
J.
Wu
,
Science
374
,
1504
1509
(
2021
).
80.
J.
Wang
,
B.
Xiong
,
R.
Peng
,
C.
Li
,
B.
Hou
,
C.
Chen
,
Y.
Liu
, and
M.
Wang
,
Small
17
,
2101282
(
2021
).
81.
R.
Song
,
Y.
Zhang
,
Y.
Zhang
,
J.
Ma
,
L.
Wu
, and
L.
Song
,
Appl. Phys. Express
16
,
042001
(
2023
).
82.
X.
Jiang
,
X.
Wang
,
J.
Nong
,
G.
Zhu
,
X.
He
,
T.
Du
,
H.
Ma
,
Z.
Zhang
,
H.
Chen
,
Y.
Yu
,
D.
Liu
,
P.
Yan
,
J.
Wu
,
Z.
Zhang
, and
J.
Yang
,
ACS Photonics
11
,
218
229
(
2024
).
83.
F.
Chen
,
Y.
Liu
,
X.
Liu
, and
Y.
Zheng
,
Appl. Phys. Lett.
122
,
191702
(
2023
).
You do not currently have access to this content.