[发明专利]一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片

权利要求书

1.一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于该探测芯片由阵列化的金属纳米钉谐振腔探测单元所组成，每个探测单元(1)包括：底电极(2)、半导体材料层(3)、间隔层(4)、纳米钉阵列(5)、调控材料层(6)、顶电极(7)、外围调控信号(8)及驱动电路(9)；其位置关系由上至下依次为顶电极(7)、调控材料层(6)、纳米钉阵列(5)、间隔层(4)、半导体材料层(3)、底电极(2)，其中，纳米钉阵列(5)填充于调控材料层(6)内部，外围调控信号(8)及驱动电路(9)与调控材料层(6)两侧连接。

2.根据权利要求1所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述探测单元(1)的尺寸大小为200纳米至4微米，相邻探测单元之间的距离为500纳米至2微米,所述探测单元(1)阵列为k×t二维面阵，其中k和t取值为2到10000，构成的探测芯片尺寸大小在100微米至5000微米之间。

3.根据权利要求1所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述底电极(2)为多层电极，每层电极之间相互绝缘，每层电极可配合顶电极(7)独立读出电信号。

4.根据权利要求1所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述底电极(2)与顶电极(7)为透明材料，厚度为50纳米到300纳米；底电极(2)与顶电极(7)供选材料包括金、银、铜、铝、钛、镍金属电极材料或氧化铟锡ITO、掺铝氧化锌AZO、掺氟氧化锡FTO、石墨烯半导体透明导电材料；所述底电极(2)的层数为m+n,其中m取值为探测单元(1)中纳米钉的排布方向取向数，n取值为同一探测单元(1)中纳米钉的尺寸大小种类数。

5.根据权利要求1所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述半导体材料层(3)的供选材料包括n型硅、n型砷化镓、磷化铟InP、锑化镓GaSb或碲锌镉CdZnTe，厚度为1微米至500微米。

6.根据权利要求1所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述间隔层(4)的材料包括二氧化硅或氧化铝。

7.根据权利要求1所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述纳米钉阵列(5)由具有多谐振增强效应的表面等离激元纳米钉(51)结构按周期排布构成，具有多谐振增强效应的表面等离激元纳米钉(51)包括两个部分：纳米三角板(52)和纳米棒(53),所述具有多谐振增强效应的表面等离激元纳米钉(51)同时具有红外超窄带吸收、强近程介电敏感性和强偏振选择性特点。

8.根据权利要求7所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述纳米钉阵列(5)包含2到10个多谐振增强效应的表面等离激元纳米钉(51)，纳米钉的尺寸在20纳米到1000纳米之间，纳米钉间距为10纳米到1000纳米之间。

9.根据权利要求7或8所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述多谐振增强效应的表面等离激元纳米钉(51)的供选材料包括金、银、铜、钯、铑或半导体合金表面等离激元材料；纳米钉结构在同一波长分别对应由纳米三角板(52)形成的表面等离激元共振峰和纳米棒(53)形成的等离激元法布里-珀罗谐振峰，即存在表面等离激元多谐振增强效应。

10.根据权利要求1所述的一种等离激元多谐振机制增强的可调超光谱探测芯片，其特征在于，所述调控材料层(6)为电光材料、声光材料或压光材料或折射率可调控的材料。