[发明专利]石墨烯金属共形纳米探针增强拉曼红外双光谱器件及制备方法

摘要

一种石墨烯金属共形纳米探针增强拉曼红外双光谱器件，包括衬底、金属纳米探针、电介质层、石墨烯纳米探针、源极及漏极。金属纳米探针与石墨烯纳米探针具有相同的形状。同时将金属纳米探针作为栅极，与石墨烯纳米探针之间夹着电介质层以形成类似于平行板电容结构。通过在金属纳米探针和石墨烯纳米探针直接施加外界电压可以调节石墨烯的费米能级。在可见光波段激光照射下，激发金属纳米探针的局域表面等离激元，可以增强痕量分子的拉曼散射信号，同时在红外光波照射下，激发石墨烯纳米探针的局域表面等离激元，可以在宽波段范围内动态增强痕量分子的红外吸收光谱信号。本发明具有增强波段可被外电场调谐，探测灵敏度高，探测物质种类范围广，稳定性好等优点。

主权项

1.石墨烯金属共形纳米探针增强拉曼红外双光谱器件，其特征在于：所述器件包括自下而上依次设置的衬底、金属纳米探针、电介质层、石墨烯纳米探针、源极及漏极金属电极；所述金属纳米探针，同时作为金属背电极位于衬底上；所述电介质层，位于所述金属纳米探针上；所述石墨烯纳米探针，位于电介质层上；所述金属纳米探针与石墨烯纳米探针之间夹着电介质层，所述金属纳米探针和石墨烯纳米探针具有相同的几何形状和结构参数，但金属层和石墨烯的厚度不同；所述源极和漏极，沉积在石墨烯上，源极和漏极通过石墨烯导通；所述石墨烯纳米探针在红外光波激发下产生表面等离激元，从而在石墨烯纳米探针边缘处产生强局域电场，进一步通过在石墨烯纳米探针和金属纳米探针之间施加外部电压，对石墨烯的表面电导率进行调节，从而实现对石墨烯纳米探针的表面等离激元谐振峰进行动态调节，当石墨烯纳米探针的等离子体谐振频率调谐到与待检测物质的分子振动频率相同时，极大增强待测分子的红外光谱信号；所述的金属纳米探针在可见光波激发下产生局域表面等离激元，从而在金属纳米探针针尖处产生强局域电场，增强待测分子的拉曼散射信号；在所述石墨烯纳米探针和金属纳米探针之间施加外部电压范围为‑150~150V，对石墨烯纳米探针的表面等离激元谐振峰在5~16μm红外范围内进行动态调节。