[发明专利]基于尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥结构的新型红外光电探测基底的制备方法

说明书

本发明提供了一种基于尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥结构的新型红外光电探测基底的制备方法，即利用弱酸还原Pd和Ag阳离子溶液的方式在金纳米双锥尖端沉积Pd/Ag合金，从而获得吸收峰在1400‑2000nm范围的尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥结构。通过对硅片进行表面处理，将尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥有效负载在硅片表面以构建高性能近红外光吸收层，后利用原子层沉积在得到的基底表面沉积一定厚度的氧化物薄膜，从而获得高性能的近红外光电探测基底。本发明所制备的探测基底对1400‑2000nm红外波段的光表现出良好的选择性响应，且整体制备方法易控，可重复性强，兼容性高、抗干扰能力强，能够适用于不同的工作环境。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料和光电探测领域，具体涉及一种基于尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥结构的新型红外光电探测基底的制备方法。

背景技术

光电探测技术特别是红外光电探测技术被广泛应用于不同的领域。按照波长范围又可细分为近红外、中红外及远红外光电探测。其中，中红外光电探测在普通大众的生活中具有重要的应用价值，在航空航天、光通信、工业控制、近红外成像等领域都受到了广泛关注。因为，获得具有良好中红外光电响应的探测基底具有重要的意义。

人们早期主要通过寻求合适带隙的半导体来获得中红外响应探测基底，但单纯的半导体基底响应强度较弱，极大限制了其实际应用。基于金属纳米结构的表面等离激元共振能把光汇聚到亚波长的尺度，从而使得汇聚区域周围的电场强度远大于入射光的电场，极大增强光与物质的相互作用，在增强光电探测信号上受到了广泛关注。

但绝大多数贵金属纳米颗粒的共振频率集中在可见光波段，如何获得共振频率在中红外波段并能够应用，仍未得到有效解决。在已有研究中，通过制备不同的金属颗粒纳米结构调控共振频率的多数局限在第二红外窗口（1000-1400nm），并面临着与基底均匀复合的难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥结构的新型红外光电探测基底的制备方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种基于尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥结构的新型红外光电探测基底的制备方法，其特征在于采用弱酸还原Pd和Ag阳离子溶液的方式在金纳米双锥尖端沉积Pd/Ag合金得到共振波长在红外波段的金纳米双锥尖端沉积Pd/Ag结构，并将其负载在经过预处理的硅表面作为吸收增强层，后用ALD原子层沉积技术沉积一层氧化物保护薄膜，获得对1400-2000nm红外波段具有良好选择性响应的红外探测基底，包括如下步骤：

（1）利用弱酸还原Pd和Ag的阳离子溶液方式在金纳米双锥尖端沉积Pd/Ag合金，Pd和Ag的阳离子的摩尔量比应控制在（1-5）：100，制备尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥结构等离激元；

（2）对预清洁的硅片利用静电吸附剂溶液进行表面处理，后静置于尖端沉积Pd/Ag金纳米双锥结构溶液中，获得负载有Pd/Ag金纳米双锥结构的基底；

（3）将步骤（2）中的基底取出晾干后，利用原子层沉积技术沉积氧化物薄膜。

其中，步骤（1）中Pd和Ag的阳离子溶液为氯钯酸和硝酸银；还原剂为维生素C或对苯二酚。

在上述方案基础上，步骤（1）中的还原过程为先加入Ag的阳离子溶液和还原剂，在60℃下振荡反应并离心处理后继续加入Pd阳离子溶液及表面活性剂在常温下进行反应，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）或十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）。

所述的表面活性剂浓度为0.001-0.1M。