[發明專利]一種基于納米線定向發射結構增強硅片發光的方法

有效

• 申請號: 202110520346.4
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113265237B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王培杰;李澤;尤卿章;張利勝;方炎
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/59;G02B5/00;B22F1/062;B22F9/24;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本發明提供了一種基于納米線定向發射結構增強硅片發光的方法，所述基于納米線定向發射結構增強硅片發光的方法，包括先制備銀納米線，之后將銀納米線滴加在硅質載體上，然后收集帶有雙根納米線的硅質載體的熒光信號即可。本發明提供的基于納米線定向發射結構增強硅片發光的方法，利用雙根納米線可以將光局限在納米線間隙中，突破光的衍射極限，激發雙根納米線間隙等離子體，并且這種間隙等離子體衰減的時候，可以輻射發射其它波長的光，從而在珀塞爾(purcell)效應的增強下，極大增強了硅片的熒光。

技術領域

本發明涉及材料領域，尤其是涉及一種基于納米線定向發射結構增強硅片發光的方法。

背景技術

硅是當今電子科技最有代表性的材料，盡管其電學性能優良，但是由于其間接帶隙的屬性，可以說其本身不發光，在光子學方面的應用是一片空白，所以挖掘與探索其光學性能顯得及其重要，如果能有效挖掘其光學性能，那么我們目前的硅電子學芯片可以升級為光子學芯片，將有效推動人類科技的發展與進步。

對于直接帶隙的半導體InP來說，導帶與價帶的電子空穴對可以直接輻射復合，發射熒光，但是對于間接帶隙的硅來說，由于導帶底與價帶頂動量不匹配，不能有效的實現輻射復合，所以想要實現有效的輻射復合，必須有聲子輔助，滿足動量守恒，帶走多余的動量，實現導帶熱電子與價帶空穴動量匹配，才能實現有效的間接帶隙的輻射復合。2013年CHO使用了Ω形狀的金屬腔，增強了硅納米線的熒光信號，他們將這一信號的產生機理歸功于聲子輔助的熒光發射，聲子輔助的熒光發射，需要局域態密度最高的聲子帶走電子多余的動量，實現電子與空穴的動量匹配，從而實現了間接帶隙的輻射復合。

但是目前為止，所有的工藝都限制在必須在硅納米線上完成，這就需要超高的工藝，同時在實用性上大打折扣。所以，如何增強商用硅芯片的熒光信號，是當下最需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于納米線定向發射結構增強硅片發光的方法，以增強商用硅芯片的熒光信號。

為了實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

根據本發明實施例的第一方面，提供一種基于納米線定向發射結構增強硅片發光的方法，包括先制備銀納米線，之后將銀納米線滴加在硅質載體上，然后收集帶有雙根納米線的硅質載體的熒光信號即可。

進一步的，所述的硅質載體為純硅或鍍有二氧化硅的硅片，其中，二氧化硅的厚度0-300nm。

進一步的，所述雙根納米線的兩根納米線之間相距1-100nm。

進一步的，所述銀納米線的直徑為50nm-500nm，長度為1μm-30μm。

進一步的，所述銀納米線的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、分別稱取AgNO₃、PVP、NaCl和乙二醇，備用；

步驟二、將PVP溶于乙二醇中攪拌，待乙二醇完全溶解后加入AgNO₃，當AgNO₃完全溶解后加入NaCl，攪拌后倒入反應釜中，之后放入加熱箱中加熱，

步驟三、加熱停止后，將上半部分溶液倒入離心管中保存，然后向反應釜中倒入酒精進行洗滌，將上清液倒入離心管中進行保存。實驗時，取離心管中溶液稀釋，用酒精丙酮交替洗滌數次，獲得所述的銀納米線。

進一步的，步驟一中每10mL乙二醇對應AgNO₃ 1000mg、PVP 700mg、NaCl 5mg。

進一步的，步驟二中加熱箱的加熱溫度為160℃，加熱時間90min。

進一步的，所述的步驟三包括在離心管中稀釋10倍后用酒精丙酮交替洗滌數次。