[發明專利]光能量收集微結構、感光元件和光學器件

有效

• 申請號: 202011292023.6
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112366236B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 常穎;劉曉;韓曉微
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及一種光能量收集微結構、感光元件和光學器件。其中，該光能量收集微結構包括：納米粒子二聚體陣列，該納米粒子二聚體陣列由周期排列的納米粒子二聚體構成；納米粒子二聚體的排列方向垂直于入射光的傳播方向；納米粒子二聚體中的第一納米粒子和第二納米粒子沿入射光的傳播方向分布，且第一納米粒子和所述第二納米粒子在入射光偏振方向錯位分布。在入射光的照射下，該光能量收集微結構中構成納米粒子二聚體的兩個納米粒子將分別被激發，形成電偶極子，產生局域表面等離激元共振，進而發生耦合發生表面等離激元共振增強現象，可以顯著提高光能量收集效率。

技術領域

本申請涉及光能量收集領域，特別是涉及一種光能量收集微結構、感光元件和光學器件。

背景技術

43年前，第一臺紅寶石激光器誕生，由這臺激光器引發、孕育出的光電技術給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。光電技術因其優異的性能特征得到了快速的發展，形成了一大批以光電技術為載體的產業，如光通信、光顯示、光存儲、太陽能電池等。無論是何種應用，都需要先收集入射光，再對收集到的入射光進行處理或轉化。

傳統的光能量收集方法，利用感光元件的光電轉換功能，將入射光傳輸至感光元件，由感光元件將接收到的光信號轉化成電信號。由于收集過程中存在較大的光能量損耗，在確定的入射條件下，傳統的感光元件可以用來轉化成電信號的光信號受限，進而導致輸出的電信號較弱。通常，需要在前端設計聚光結構以增大入射光能量，在后端設計放大電路對電信號進行放大后再輸出。

因此，傳統的感光元件，有能量收集效率低的缺點。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能量收集效率高的光能量收集微結構、感光元件和光學器件。

第一方面，提供了一種光能量收集微結構，包括：

納米粒子二聚體陣列，所述納米粒子二聚體陣列由周期排列的納米粒子二聚體構成；所述納米粒子二聚體的排列方向垂直于入射光的傳播方向；所述納米粒子二聚體中的第一納米粒子和第二納米粒子沿所述入射光的傳播方向分布，且所述第一納米粒子和所述第二納米粒子在所述入射光偏振方向錯位分布。

在其中一個實施例中，所述第一納米粒子和所述第二納米粒子在所述入射光偏振方向的錯位距離不超過所述納米粒子二聚體之間的較小間距的一半。

在其中一個實施例中，所述納米粒子二聚體之間的間距為370nm-1000nm。

在其中一個實施例中，所述第一納米粒子和所述第二納米粒子在所述入射光傳播方向緊密分布。

在其中一個實施例中，所述第一納米粒子和所述第二納米粒子的半徑為10nm-100nm。

在其中一個實施例中，所述納米粒子二聚體為惰性金屬納米粒子二聚體。

在其中一個實施例中，所述納米粒子二聚體中的納米粒子的半徑與晶格常數的比值為1:10-1:7。

第二方面，提供了一種感光元件，包括上述的光能量收集微結構。

第三方面，提供了一種光學器件，包括上述的感光元件。

上述光能量收集微結構，包括納米粒子二聚體陣列，該納米粒子二聚體陣列由周期排列的納米粒子二聚體構成。其中，納米粒子二聚體的排列方向垂直于入射光的傳播方向。納米粒子二聚體中的兩個納米粒子沿入射光的傳播方向分布，且在入射光偏振方向錯位分布。在入射光的照射下，兩個納米粒子將同時被激發，形成電偶極振蕩，產生局域表面等離激元共振，進而發生耦合促進表面等離激元共振增強現象，可以顯著提高光能量收集效率。

附圖說明

圖1為一個實施例中納米粒子二聚體陣列的示意圖；

圖2為一個實施例中表面等離激元共振吸收光譜的示意圖；