[发明专利]一种金/二氧化硅壳核微结构与二硫化钼复合光学膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种金/SiO₂壳核微结构与二硫化钼复合光学膜的制备方法，利用简单的旋涂成膜工艺技术，在硅基衬底上，以金核作为等离子激元增强中心，以SiO₂壳作为隔离层，旋涂形成金/SiO₂壳核微结构与二硫化钼复合光学层，再通过有机物旋涂、封装工艺，最终制备出金/SiO₂壳核微结构与二硫化钼复合光学薄膜。本发明制备方法新颖，制备工艺简单，其中，利用金/SiO₂壳核结构复合纳米微粒在外界电场作用下等离子体激元增强效应，改变其下面二硫化钼薄膜周围电场分布和强度，从而获得很好的表面增强拉曼散射，表现出可靠的重复性和很好的稳定性。同时，这种结构还有很灵敏的侦测能力。

技术领域

本发明属于光电材料与器件领域，具体涉及一种金/SiO₂壳核微结构与二硫化钼复合光学膜的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展与社会的进步，人们的信息交流、传递等方式也有一定程度的改变。平板显示与光学器件作为信息交换、传递的主要媒介，现已成为众多科学家争相研究的热点。为了进一步改善传统的光学薄膜光学强度和光学效率等问题，科学家们利用贵金属如金等离子体激元增强效应来提升光学中心的周围光场强度，从而有效提升激光学源的利用效率，使得光学膜整体光学强度和光学效率提升。通过优化贵金属材料结构形状及其表面隔离壳层的厚度等，使其表面等离子体外界光场或电场可以实现几十倍甚至上千倍剧增，为金/SiO₂壳核微结构与二硫化钼复合光学膜的制备提供了一种可能和新思路，开辟了另一新的研究方向和可能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种金/SiO₂壳核微结构与二硫化钼复合光学膜的制备方法，本发明制备方法新颖，制作成本低，制备工艺简单，成为提高光学中心光场强度、提升激光学利用效率，最终提升光学膜整体性能的有效方法。

本发明采用如下技术方案实现：一种金/SiO₂壳核微结构与二硫化钼复合光学膜的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：选取一硅片作为光学器件衬底，所述硅基衬底包括一硅衬底和覆盖衬底的二氧化硅薄膜，二氧化硅薄膜的厚度为300nm；

步骤S2：在硅基衬底上制备二硫化钼薄膜；

步骤S3：制备金/SiO₂核壳结构的纳米颗粒和纳米棒，将Au核作为等离子激元增强中心，将Au核外包的SiO₂壳层作为绝缘层，将制备好的金/SiO₂核壳结构的纳米颗粒和纳米棒溶液分散在二硫化钼薄膜表面；

步骤S4：通过有机物旋涂与利用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或碘化丙啶（PI）等有机物的封装技术固定上述的光学层，形成金/SiO₂壳核微结构与二硫化钼复合光学膜。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：配置四硫代钼酸铵溶液，再将DMF和乙醇胺加入小药瓶中，超声、搅拌；

步骤S22：在硅基衬底上高速旋涂成膜，在加热板上退火处理，将膜片置于管式炉中在保护性气体下高温退火，其中温度的升降是同样的速度。

较佳的，其中所述四硫代钼酸铵溶液的浓度为0.1M；DMF与乙醇胺溶液体积比例为6-10:1；所述步骤S22中旋涂转速为2500-3500rpm，时间20-40s；加热板退火温度100-150℃，退火时间8-12min；管式炉退火温度600-800℃，退火时间40-80min。

进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：