[发明专利]一种量子等离激元材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种量子等离激元材料及其制备方法和应用，属于光耦合技术领域。本发明提供的量子等离激元材料的制备方法，包括以下步骤：将银纳米线水溶液和CdSe‑ZnS量子点水溶液混合后超声处理，得到混合溶液；在真空条件下，将所述混合溶液在基底上进行旋涂处理，得到量子等离激元材料。本发明以银纳米线作为等离子体波导，以CdSe‑ZnS量子点作为量子发射器，构建了一种新的量子等离激元体系，而且本发明提供的量子等离激元材料的制备方法简单，通过旋涂技术，将量子点均匀分布在银纳米线上，得到了一种新的量子等离激元体系，解决了现有技术中量子等离激元材料制备方法复杂的问题。

技术领域

本发明涉及光耦合技术领域，尤其涉及一种能够激发等离激元的量子等离激元材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来关于如何提高纳米光子回路性能的研究日益深入，研究方向主要包括缩小纳米光子器件的尺寸、提高器件的工作速度、开发新的量子等离激元材料等。国内外研究人员致力于发展以各种纳米材料为基本单元的量子等离激元材料，并应用于集成回路中，创造出多功能、高性能的集成纳米光子回路。

等离激元是指在具有一定载流子浓度的固体系统中，由于载流子之间的库仑相互作用，使得空间中一处载流子浓度的涨落，引起其它地方载流子浓度的振荡。这种以载流子浓度的振荡为基本特征的元激发，称为等离激元。

金属纳米线由于其表面等离激元光波导，既能将光场限制在亚波长尺度又能低损耗的传导，使得人们常以纳米线等离子体波导为基础制备量子等离激元材料。但是现有技术中量子等离激元材料在制备过程中，常常需要进行物理/化学气相沉积、微纳加工等工艺流程，方法复杂。

发明内容

本发明提供了一种量子等离激元材料的制备方法，本发明提供的方法操作简单，通过旋涂技术，即可制备得到能够激发等离激元的量子等离激元材料。

本发明提供了一种量子等离激元材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将银纳米线水溶液和CdSe-ZnS量子点水溶液混合后超声处理，得到混合溶液；

(2)在真空条件下，将所述步骤(1)得到的混合溶液在基底上进行旋涂处理，得到量子等离激元材料。

优选的，所述混合溶液中银纳米线的质量浓度为8wt％～20wt％。

优选的，所述混合溶液中CdSe-ZnS量子点的质量浓度为4wt％～12wt％。

优选的，所述步骤(1)中银纳米线水溶液的浓度为1～10mg/mL；所述CdSe-ZnS量子点水溶液的浓度为1～8μmol/L。

优选的，所述银纳米线的直径为120～860nm。

优选的，所述CdSe-ZnS量子点的直径为4～6nm。

优选的，所述步骤(2)中旋涂包括依次进行的低速旋涂和高速旋涂；所述低速旋涂的转速为1000～1500r/min，低速旋涂的时间为10～30min；所述高速旋涂的转速为2000～3000r/min，高速旋涂的时间为10～30min。

优选的，所述步骤(2)旋涂得到的涂层厚度为100～800μm。

本发明还提供了上述技术方案所述方法制备得到的量子等离激元材料，所述量子等离激元材料包括银纳米线和CdSe-ZnS量子点，所述CdSe-ZnS量子点分布在银纳米线表面。

本发明还提供了上述技术方案所述量子等离激元材料在纳米光子学材料与单光子器件中的应用。