[發(fā)明專利]表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810188107.1
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108511555A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 張彤;王善江;張曉陽
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件，其特征在于該光電器件包括：表面等離激元納米結構(1)，表面配體分子(2)，表面等離激元晶面結構(3)，半導體納米結構晶種(4)和一維半導體納米結構(5)；其中，表面配體分子(2)修飾在表面等離激元納米結構(1)上，表面等離激元晶面結構(3)綁定在表面配體分子(1)上，半導體納米結構晶種(4)位于表面等離激元晶面結構(3)上，一維半導體納米結構(5)位于半導體納米結構晶種(4)上，且各部分形成緊密的接觸。

2.如權利要求1所述的一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件，其特征在于，所述的表面等離激元納米結構(1)，形貌為三角板、線或十面體的各向異性晶體材料，長軸尺寸為10-10000nm，或為球、對稱多面體的各向同性晶體材料，尺寸為10-3000nm。

3.如權利要求1所述的一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件，其特征在于，所述的表面等離激元納米結構(1)，供選材料為金、銀、銅、鋁或鉑等具有表面等離激元效應的金屬材料。

4.如權利要求1所述的一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件，其特征在于，所述的表面配體分子(2)，供選材料為十六烷基三甲基溴化銨CTAB、聚乙烯吡絡烷酮PVP或巰基丙酸MPA。

5.如權利要求1所述的一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件，其特征在于，所述的表面等離激元晶面結構(3)，形貌為三角板、錐或立方體的各向異性材料，尺寸為1-10nm。

6.如權利要求1所述的一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件，其特征在于，所述的表面等離激元晶面結構(3)，供選材料為與表面等離激元納米結構(1)所用材料一致的小尺寸金屬納米結構。

7.如權利要求1所述的一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件，其特征在于，所述的半導體納米結構晶種(4)，形貌為球、錐或棒，尺寸為1-10nm，供選材料為氧化鋅、三氧化二鋁或氧化亞銅。

8.如權利要求1或7所述的一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件，其特征在于，所述的一維半導體納米結構(5)，形貌為棒、錐或管狀的一維納米結構，尺寸為10nm-10000nm，供選材料為與半導體納米結構晶種(4)所用材料一致的大尺寸金屬微納結構。

9.一種如權利要求1所述的表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件的制備方法，其特征在于，該制備方法按照以下步驟：

步驟一：特定表面等離激元晶面結構構造

取濃度為0.01-1Mol/L的表面等離激元納米結構水溶液，多次離心水洗，將沉淀物重新分散在去離子水中，得到溶液a；

在溶液a中加入濃度為0.01-1Mol/L的表面配體分子水溶液，攪拌，由于晶面選擇性，該種表面配體分子將會吸附在表面等離激元納米結構特定的晶面上，得到溶液b；

在溶液b中加入濃度為0.001-0.1Mol/L的表面等離激元晶面結構水溶液，攪拌，使得該表面等離激元晶面結構與表面等離激元納米結構特定晶面位置的配體分子以共價鍵的形式形成緊密接觸，多次離心水洗，將沉淀物重新分散在去離子水中，得到溶液c；

步驟二：半導體晶種制備及續(xù)生長

取所述的溶液c，加入濃度為0.01-0.1Mol/L的半導體晶種水溶液，攪拌1-4h，使得半導體晶種附著在表面等離激元納米結構特定晶面上；

多次離心水洗，去除溶液中過量的半導體晶種，沉淀重新分散在去離子水中，得到溶液d；

為得到一維半導體納米結構，在溶液d中先后加入濃度為0.001-0.1Mol/L的金屬鹽水溶液、0.001-0.1Mol/L弱還原劑水溶液及濃度為0.01-0.1Mol/L的表面封蓋劑水溶液，60℃-90℃下反應1-18h；多次離心水洗，將沉淀物重新分散在去離子水中，得到最終的表面等離激元-半導體異質(zhì)結。

10.如權利要求9所述的一種表面等離激元-半導體異質(zhì)結諧振光電器件的制備方法，其特征在于，所述的金屬鹽溶液，供選材料為金屬元素與半導體納米結構晶種中金屬元素所一致的金屬鹽；弱還原劑溶液，供選材料為抗壞血酸AA、過氧化氫水溶液H₂O₂或烏洛托品HMTA；表面封蓋劑，供選材料為聚乙烯亞胺PEI、曲拉通X-100或二－乙基己基琥珀酸酯磺酸鈉AOT等能夠促使半導體納米結構沿一維方向生長的封蓋劑。