[发明专利]一种减小传播表面等离激元泄漏损耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减小金属纳米波导传输过程中传播表面等离激元泄漏损耗的方法。

背景技术

表面等离激元（Surface Plasmons,SPs）的研究为我们实现突破衍射极限的超小型化和高度集成的光信息处理器件提供了良机。表面等离激元波导是我们实现基于表面等离激元器件的基本元件，因此如何减小表面等离激元在波导结构中的传播损耗，对于提高基于表面等离激元波导的性能至关重要。

基于表面等离激元的逻辑器件具有许多优良的特性，相对于传统的光学器件，其能够在突破衍射极限的尺寸内实现信息处理，从而可以实现器件的小型化及集成化；相对于传统的半导体器件，基于表面等离激元的逻辑器件中可调控并携带信息的参量多，因此具有信息处理能力强、处理速度快等特点。因此发展基于金属纳米结构中传播表面等离激元的信息处理器件对于未来的信息技术具有重要意义。然而表面等离激元的传输损耗相对于传统光学来说是很大的，对于在衬底上的金属纳米波导结构，当其中传播的表面等离激元的波矢小于衬底中的光子的波矢时，传播的表面等离激元会泄漏到衬底中，从而使传播的能量损耗掉。如图1所示为一维金属纳米波导1传播的表面等离激元向衬底2泄漏的示意图。一维金属纳米波导1可以为化学方法或者微纳米加工方法制备的线、带、沟槽中的任意一种。当将这些金属纳米波导1放在衬底2上时，我们激发其中传播的表面等离激元，当传播表面等离激元的波矢小于介质中光子的波矢时，传播表面等离激元会向衬底2中泄漏，并转化为向介质中发射的光子。由于该泄漏的存在，表面等离激元将不断的通过该通道损耗能量，同时这种向衬底中发射电磁场的现象，可能会在高度集成化的表面等离激元器件中带来信息的串扰并造成背景无用信号的增强。一般来说，在可见光波段，金属纳米波导结构中表面等离激元的传播长度在微米量级，因此提高表面等离激元的传播距离，是一个很重要的任务。

发明内容

本发明解决的一个技术问题是，提供一种调节表面等离激元的传播特性的方法，从而减小金属纳米波导中传播表面等离激元因为泄露而发生的损耗。

为了解决上述问题，本发明提供一种减小传播表面等离激元泄漏损耗的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提出一种减小传播表面等离激元泄漏损耗的方法，包括如下步骤：

在包括金属纳米波导及其衬底的表面等离激元波导上覆盖上介质层。

进一步，所述介质层是对所述金属纳米波导和衬底整个进行覆盖。

进一步，所述介质层是仅对金属纳米波导表面通过包裹的形式进行覆盖。

进一步，所述金属纳米波导为金属纳米线、纳米带、纳米沟槽中的任意一种；其金属材料为金、银、铂、铜、铝中的任意一种、二种或多种；所述衬底的材料为玻璃、二氧化硅、氟化镁、氧化铝等中的任意一种、二种或多种组成的复合材料；所述介质层为二氧化硅、氧化铝、氧化铪、聚合物薄膜等材料中的一种、二种或多种；所述介质层可以通过原子层沉积、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积法、旋涂等方法来制备；所述介质层的厚度可以从原子层量级到微米量级。

本发明的优点是：通过在位于衬底上的金属纳米波导上面覆盖一层介质薄膜，来调节表面等离激元的传播波矢，使其接近或大于衬底中光子的波矢，减小表面等离激元向衬底中的泄漏，从而增大表面等离激元的传播距离。

附图说明

图1为金属纳米线波导中传播的表面等离激元向衬底中泄漏的示意图。

图2为本发明的实施例一的示意图。

图3为本发明的实施例二的示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

具体来说，本发明提供了一种减小一维金属纳米波导结构中传播表面等离激元向衬底中泄漏的方法，从而减小了金属纳米波导中传播表面等离激元由于向衬底中泄漏而产生的损耗。

实施例一

我们提出通过在金属纳米波导上覆盖介质层的方法来减小甚至消除该泄漏。