[发明专利]一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构及其制造方法和应用

权利要求书

1.一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，包括金属基底、介质隔层、辐射点源和金属纳米线，其中：

所述介质隔层紧密贴合固定于所述金属基底顶部，所述金属纳米线设有四根，每一金属纳米线紧密贴合固定于所述介质隔层的上表面上，每一所述金属纳米线周围被空气环绕，每一金属纳米线均为长方体形状，四根金属纳米线两两平行排布，左右对称，前后对称；

所述介质隔层使得金属基底和金属纳米线之间形成纳米间隙，所述辐射点源位于所述介质隔层内，且不接触所述金属基底和金属纳米线，所述辐射点源位于任意一根金属纳米线正下方。

2.如权利要求1所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，所述金属纳米线的材质为贵金属；

所述介质隔层的材质为SiO₂或PMMA；

所述金属基底的材质为贵金属；

所述的辐射点源为荧光发射体。

3.如权利要求2所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，所述金属纳米线的材质为金、银或铜，所述金属基底的材质为金、银或铜，所述的辐射点源为荧光分子或量子点。

4.如权利要求1所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，四根金属纳米线尺寸均相同。

5.如权利要求4所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，每一金属纳米线的臂长范围L = 5~650nm；每一金属纳米线的宽度范围W =5~100nm，高度范围H = 5~100nm。

6.如权利要求1所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，每一金属纳米线粘接固定在介质隔层平面上，且其底面与介质隔层的顶面完全重合，介质隔层的上表面和金属纳米线的下表面均为平面结构。

7.如权利要求6所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，沿x方向上两根金属纳米线之间的间隙宽度的范围为：gapx=5~100nm，沿y方向上两根金属纳米天线之间的间隙宽度的范围为：gapy=5~350nm，沿z方向介质隔层厚度为：gapz=5~100nm。

8.如权利要求1所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，辐射点源的辐射波长为400~1800nm。

9.如权利要求1所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，所述辐射点源沿z向位于金属纳米线与金属基底形成的纳米间隙的中心位置。

10.如权利要求1所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，金属基底沿x、y方向的尺寸与介质隔层尺寸相同，金属基底的厚度大于100nm。

11.如权利要求1所述的一种宽波段自发辐射增强的四聚体金属纳米天线结构，其特征在于，每一金属纳米线及金属基底的材质为金，四根金纳米线宽、高为W = H = 40nm，金属纳米线之间的间隙宽度为gapx=10nm，gapy=10nm，介质隔层厚度为gapz=10nm，辐射点源距离金属纳米线下表面及金属基底上表面之间的间距均为5nm，每一金纳米天线的臂长为180nm；辐射点源辐射波长为1570nm时，自发辐射速率增强因子高达5117，在490~650nm 与1320~1650nm范围内均实现自发辐射增强，宽波段的波长范围达到330nm。