[发明专利]一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件

权利要求书

1.一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述随机激光阵列器件的整体结构位置关系由下至上依次为泵浦光源(1)、基底(2)、底电极(31)、介质层(4)、由间隔层(5)所围成的激光腔室单元(6)、顶电极(32)；外围驱动电路(7)的两端分别连接底电极(31)和顶电极(32)，底电极(31)、介质层(4)、激光腔室单元(6)、顶电极(32)形成闭合回路；

所述的激光腔室单元(6)由第一溶剂(61)、第二溶剂(62)、金属纳米颗粒(63)在第一溶剂(61)和第二溶剂(62)的界面处自组装的金属纳米颗粒薄膜及组装在金属纳米颗粒薄膜表面的二维材料纳米片(65)组成，金属纳米颗粒(63)会与二维材料纳米片(65)形成肖特基接触；金属纳米颗粒(63)的局域表面等离激元共振效应所产生的热电子-空穴对会掺杂至二维材料纳米片(65)并调控二维材料纳米片的能带；金属纳米颗粒(63)需要经过第一表面配体修饰，二维材料纳米片(65)也需要经过第二表面配体修饰，供选材料包括四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯酮或羧甲基素纤维钠。

2.如权利要求1所述的一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述的基底(2)为硅片、蓝宝石、云母基片或聚合物材料所形成的柔性基底。

3.如权利要求1所述的一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述的底电极(31)和顶电极(32)为透明导电薄膜电极，供选材料为氧化铟锡ITO、掺铝氧化锌AZO或石墨烯；间隔层(5)供选材料为聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚酰胺亲水性聚合物材料。

4.如权利要求1所述的一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述的介质层(4)由两层电介质组成，下层是无机绝缘介质层，供选材料为SiN、Al₂O₃或Si，上层是低表面应力的聚合物介质层，供选材料为含氟聚合物Cytop或Teflon；上层介质层直接旋涂在下层介质层上，厚度范围为0.7微米至0.9微米。

5.如权利要求1所述的一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述的第一溶剂(61)供选材料为水或盐水的极性液体，表面应力范围为50～90dynes/cm；第二溶剂(62)供选材料为烷、烃或醇，其表面应力范围为20～40dynes/cm，第二溶剂(62)不溶于或微溶于第一溶剂(61)。

6.如权利要求1所述的一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述的金属纳米颗粒(63)供选材料为金、银、铜或是金、银、铜两两复合得到的材料，形貌为纳米棒、纳米球、纳米锥或纳米核壳结构，尺寸范围为几十纳米至几百纳米。

7.如权利要求1所述的一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述的金属纳米颗粒薄膜自组装在第一溶剂(61)和第二溶剂(62)的界面处，金属纳米颗粒薄膜的局域表面等离激元共振峰为可见光至近红外波段；自组装前，金属纳米颗粒(63)需经过特定的第一表面配体进行表面修饰。

8.如权利要求1所述的一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述的二维材料纳米片(65)经过第二表面配体进行修饰后自组装在第一溶剂(61)和第二溶剂(62)的界面处；所述二维材料纳米片(65)供选材料为石墨烯、六方氮化硼h-BN、二硫化钼、二硫化钨、二硫化铪或二硒化铪；尺寸范围为几十纳米至几十微米，厚度为一层至数十层，禁带宽度位于可见光至近红外波段。

9.如权利要求1所述的一种基于二维材料的等离激元随机激光阵列器件，其特征在于：所述的外围驱动电路(7)用于控制激光腔室单元的工作电压，进而控制第二溶剂(62)所形成液滴的疏水角。