[发明专利]一种具有等离子体聚焦性能的折线型纳米间隙及其制备方法

说明书

一种具有等离子体聚焦性能的折线型纳米间隙及其制备方法，属于材料技术领域。本方法涉及到纳米切割技术、物理气相沉积技术、光刻技术、湿法刻蚀技术以及等离子体刻蚀技术。整个过程操作简便，过程低耗清洁，可控性高。通过控制湿法刻蚀的时间和条件，可以制备不同尖端角度的纳米折线；同时通过控制沉积间隔层的厚度，可以制备一系列不同尺寸的纳米间隙；通过控制尖端角度和纳米间隙的大小，从而实现不同程度的纳米聚焦以及尖端与间隙的耦合作用。这种简单、低成本、高效制备的纳微结构，同时具备尖端和间隙两种热点，具有更强的电磁场增强性能，可以更好的运用到新型的光学器件和电学器件等实际应用中。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种具有等离子体聚焦性能的折线型纳米间隙及其制备方法。

背景技术

等离子体纳米天线吸引了众多的注意力，因为它对电磁场的聚焦作用，可以在传感器^[1]、成像^[2]、非线性光学^[3]、表面增强光谱^[4]等应用中发挥巨大的作用。当纳微结构中含有尖端和间隙时，会使入射光的电场显著增强，人们称之为“热点”^[5]。最近，人们发现同时具有尖端和间隙纳微结构，具有较强电磁场增强性能，可以实现单分子的检测^[6]。随后，一些新型的同时具有尖端和间隙的纳微结构被制备出来并且对其表面增强光谱及增强机理进行了研究^[7-9]。

但是简单、低成本、大量制备同时具有尖端和间隙的纳微结构还没有实现。为满足更多的实际应用，还需要开发一种新型的制备同时具有尖端和间隙纳微结构的技术。其中一个特别的挑战就是制备纳微结构的简单性、重复性和均一性。这种简单、低成本、大量制备的纳微结构，可以在传感器、非线性光学、表面增强光谱等实际应用中发挥特殊的作用。

[1]N.Liu,M.L.Tang,M.Hentschel,H.Giessen and A.P.Alivisatos,Nat.Mater.2011,10,631.

[2]G.Deka,C.-K.Sun,K.Fujita and S.-W.Chu,Nanophotonics 2017,6,31.

[3]M.Kauranen and A.V.Zayats,Nat.Photonics 2012,6,737.

[4]Y.Lee,A.S.A.Kamal,M.Abasaki,Y.-L.Ho,Y.Takakura and J.-J.Delaunay,ACS photonics 2016,3,2405.

[5]X.Chen,N.C.Lindquist,D.J.Klemme,P.Nagpal,D.J.Norris and S.H.Oh,Nano Lett.2016,16,7849.

[6]M.Chirumamilla,A.Toma,A.Gopalakrishnan,G.Das,R.P.Zaccaria,R.Krahne,E.Rondanina,M.Leoncini,C.Liberale,F.De Angelis and E.Di Fabrizio,Adv.Mater.2014,26,2353.

[7]H.Choo,M.-K.Kim,M.Staffaroni,T.J.Seok,J.Bokor,S.Cabrini,P.J.Schuck,M.C.Wu and E.Yablonovitch,Nat.Photonics 2012,6,838.

[8]H.Choi,D.F.P.Pile,S.Nam,G.Bartal and X.Zhang,Opt.Express 2009,17,7519.

[9]J.Y.Suh,M.D.Huntington,C.H.Kim,W.Zhou,M.R.Wasielewski andT.W.Odom,Nano Lett.2012,12,269.