[发明专利]二硫化钼增强银纳米线表面等离子体激元传输长度的基底

说明书

本发明提供了一种二硫化钼增强银纳米线表面等离子体激元传输长度的基底，该基底为层状结构，自下而上依次为硅层、300nm厚的SiO₂层、三角形状单层MoS₂层和金属银纳米线层。通过使用光纤锥移动(移动光纤锥)同一根Ag NW相对于MoS₂/SiO₂衬底于不同的位置并利用光纤锥激发(激发光纤锥)Ag NW的SPPs，包括Ag NW全部位于SiO₂衬底或MoS₂/SiO₂复合物上、Ag NW一部分位于SiO₂衬底一部分位于MoS₂/SiO₂复合物上。本发明在单层二硫化钼的帮助下显著提高银纳米线SPPs的激发效率和传输效率，进而提高了传输长度，并具有操作简便、快速、准确、消耗能源少等优点。

技术领域

本发明涉及表面等离子体激元激发及传输结构，属于近场光学增强技术领域。

背景技术

表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是金属或半导体中电子的集体振荡，它可以突破光的衍射极限实现在纳米尺度光约束和操纵最有效的方法。这种独特的特性使光学信号处理、传感设备能够小型化，显示出克服传统电子集成电路和互连中数据传输速率及带宽限制的巨大潜力。SPPs具有在衍射极限下产生高增强光场的能力，在光学激光器、光学天线、光学传感器和亚波长波导等领域有着广泛的应用。但是，由于SPPs激发条件要求高，并且金属的固有吸收、表面粗糙度造成的传输损耗较常见的光信息传输方式要大，这严重限制了这些器件应用。

因此，表面等离子体激元的传播长度能否提高到一个相当高的水平，在很大程度上决定了集成电路的实现及其未来的发展。为了有效降低表面等离子体激元传播过程中的能量损失，人们采取了多种方法，包括利用石墨烯或介电材料构建混合等离子体波导，在纳米结构与衬底之间引入薄介电层，应用介电多层衬底，利用光谱增益介质补偿表面等离子体激元损失。然而，这些方法通常都需要特殊的结构，这使得光子器件的制备过程变得复杂。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种增强银纳米线(Ag NWs)SPPs传输长度及测试的方法，通过在单层二硫化钼表面耦合单根Ag NW形成复合材料，显著提高银纳米线SPPs的激发效率和传输效率，进而提高了传输长度。

本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。

本发明提供了一种二硫化钼增强银纳米线表面等离子体激元传输长度的基底，其特征在于：该基底为层状结构，自下而上依次为硅层、二氧化硅(SiO₂)层、三角形单层MoS₂层和Ag NW层，三角形状MoS₂层是通过化学气相沉积法直接在生长在SiO₂衬底上，Ag NW层是利用旋涂法将Ag NWs均匀的旋涂在MoS₂/SiO₂衬底上的。

进一步的，所述三角形状MoS₂为单层MoS₂纳米片，边长为32.11μm。所述Ag NW层为单根纳米线，纳米线直径为590nm，长度为15μm。

本发明还提供了一种MoS₂增强Ag NW表面等离子体激元传输长度的基底的制备方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：

(1)大尺寸直径银纳米线的制备：在10ml乙二醇中加入0.1665g聚乙烯吡咯烷酮和20μL浓度为0.1mmol/L的FeCl₃乙二醇溶液，搅拌至混合均匀，将混合后的溶液逐滴滴加到10ml浓度为0.1mol/L AgNO₃的乙二醇溶液中，搅拌至溶液呈乳白色。随后将混合后的溶液倒入硝酸处理过的高压釜内胆中，在170℃下反应2.5h后冷却，便到所需要的银纳米线原液；