[發(fā)明專利]通過共振耦合實現(xiàn)電磁場增強的納米結構及其制造方法

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• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109633797A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 李明;蔣之森;李文雪;龐霖
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G02B5/18;G02B27/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 苗艷榮

1.通過共振耦合實現(xiàn)電磁場增強的納米結構，其特征在于，包括基底，在基底上設置有納米光柵，在基底和納米光柵上沉積有金屬層，進而形成納米縫隙，所述納米光柵的周期為400nm～1000nm，光柵高度100nm～400nm，兩條相鄰光柵間的狹縫寬度為4nm～40nm。

2.如權利要求1所述的通過共振耦合實現(xiàn)電磁場增強的納米結構，其特征在于，當激發(fā)激光波長為785nm時，對應的納米光柵的周期為600nm，光柵高度150nm，兩條相鄰光柵間的狹縫寬度為20nm。

3.如權利要求1所述納米結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)初步確定光柵結構的周期范圍

根據(jù)通過光柵耦合產(chǎn)生傳播型表面等離子體共振的原理，由以下公式初步確定光柵結構的周期范圍：

式中，k_x是金屬光柵的表面等離子體波的波矢、ω是入射激光的角頻率，c是光在真空中傳播的速度、ε₂是納米結構表面介質的介電常數(shù)、θ是入射激光的入射角、m是光柵的衍射級次、Λ是光柵的周期；

(2)計算機模擬確定最終的光柵結構參數(shù)

在初步確定的光柵結構周期以及利用經(jīng)驗法得到的光柵高度和寬度范圍內，按照設定的步長逐步變化各結構參數(shù)，通過計算機模擬軟件進行模擬，獲得電磁場強度分布，模擬過程為，在計算機上構建出所需要的結構，然后模擬使用固定波長的激光對結構進行激發(fā)，根據(jù)軟件反饋的結果，不斷改變結構的周期、高度、寬度，得到一個在所使用的固定波長激光激發(fā)下能夠出現(xiàn)最高電磁場強度的周期、高度、寬度，即為實際制造時所采用的參數(shù)，將最強電磁場所對應的納米縫隙的周期、寬度、高度確定為最終的光柵結構參數(shù)；所述光柵結構參數(shù)范圍分別為周期400nm～1000nm，光柵高度100nm～400nm，狹縫寬度4nm～40nm；

(3)采用微納加工技術進行制造

選取設有一維納米光柵的基底，向該納米光柵上沉積一層金屬，在沉積過程中，通過調節(jié)相應參數(shù)，使一維納米光柵的凸起部分和凹槽部分的沉積速率的差值保持在0.25nm/s，所述相應參數(shù)分別為凸起部分的高度、光柵的占空比、傾斜角度、沉積金屬膜厚，各參數(shù)對應的調節(jié)范圍依次為：50-200nm、0.1-0.5、40°-80°、50nm-400nm，不同的沉積速率使得凸起部分和凹槽部分的沉積厚度不同而形成納米縫隙，沉積完成后即可得到所要的納米結構。

4.如權利要求3所述的納米結構的制造方法，其特征在于，步驟四所述金屬選自高導電率的金、銀、銅、鋁。