[发明专利]一种石墨烯增强吸收的金属微纳结构及其制备方法

说明书

本发明涉及微纳光学领域，具体涉及一种石墨烯增强吸收的金属微纳结构及其制备方法，金属微纳结构以硅或二氧化硅为基底，从下到上依次蒸镀第一金属层、二氧化硅层、第二金属层和第一石墨烯薄膜层，基底层由硅或二氧化硅材料制成，第一金属层和第二金属层由金或银材料制成，通过加入石墨烯薄膜层和金属层之间的耦合作用增强对于入射光的吸收，解决了金属微纳结构吸收率小的问题，结构简单，制备方便。

技术领域

本发明属于光学器件技术领域，具体涉及一种石墨烯增强吸收的金属微纳结构及其制备方法。

背景技术

具有吸收特性的光学吸收器是近十年发展起来的研究方向，它经过合理的结构设计，有效利用金属材料的强损耗特性，实现入射光在不同波段的吸收特性。其中金属微纳结构可以利用其表面等离激元特性来增强光吸收效率，但其对光吸收效率比较低，而且对实验精度高要求，制备过程复杂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的金属微纳结构光吸收率小的问题，本发明提供了一种石墨烯增强吸收的金属微纳结构及其制备方法，该结构通过金属微纳结构和石墨烯的耦合作用，有效增强了金属微纳结构的吸收率，而且，制备过程简单方便，易于操作。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种石墨烯增强吸收的金属微纳结构，所述金属微纳结构是在基底层上从下到上依次设置有第一金属层、二氧化硅层、第二金属层和第一石墨烯薄膜层；

所述基底层由硅或二氧化硅材料制成；

所述第一金属层和第二金属层由金或银材料制成。

进一步地，所述第一石墨烯薄膜层为1～3层石墨烯薄膜。

进一步地，所述第一金属层和第二金属层的厚度均为10～50nm，二氧化硅层的厚度为20～50nm。

进一步地，一种石墨烯增强吸收的金属微纳结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，准备基底并清洗干净，烘干待用；

步骤2，将步骤1中得到的基底，用双面胶粘在样品台上，用电子束蒸发镀膜的方法垂直蒸镀第一金属层；

步骤3，步骤2中第一金属层蒸镀完成后，置换靶材，继续使用电子束蒸发镀膜的方法垂直蒸镀二氧化硅层；

步骤4，步骤3中二氧化硅层蒸镀完成后，置换靶材，再次使用电子束蒸发镀膜的方法垂直蒸镀第二金属层；

步骤5，将步骤4中蒸镀完成后，在制备好的样品上平铺石墨烯薄膜；

步骤6，将步骤5得到的样品烘干，即制得石墨烯增强吸收的金属微纳结构。

进一步地，步骤2中在进行电子束蒸发镀膜时，控制样品台倾斜86°，蒸镀速率为0.5A/s；

所述步骤3中在进行电子束蒸发镀膜时，控制样品台倾斜90°，蒸镀速率为0.5A/s；

所述步骤4中在进行电子束蒸发镀膜时，控制样品台倾斜86°，蒸镀速率为0.5A/s。

进一步地，所述第一石墨烯薄膜层上还设有二氧化钛薄膜层。

进一步地，所述基底层与第一金属层之间还设有一层第二石墨烯薄膜层。

进一步地，所述二氧化硅层上还设有一透明导电薄膜层，在透明导电薄膜层和第二金属层之间设有一介质层。

进一步地，所述第一金属层和第二金属层上分别设有触点，通过触点连接外电路；所述外电路电压可调。

与现有技术相比，本发明的有益效果：