A surface plasmon semiconductor heterojunction resonant optoelectronic device and its preparation method are proposed. The surface ligand molecule (2) is modified on the surface plasmon nanostructure (1), the surface plasmon crystal structure (3) is bound on the surface ligand molecule (1), and the semiconductor nanostructure seed (4) is located on the surface plasmon. On the exciton crystal plane structure (3), one-dimensional semiconductor nanostructure (5) is located on the seed of semiconductor nanostructure (4), and each part forms a close contact. This kind of heterostructure material can realize the lattice matching at the interface, greatly reduce the loss caused by defects and rough crystal surface, and realize the direct coupling between surface plasmon mode and optical mode. It has great application prospects in the fields of nano-laser, nano-heat source, photoelectric detection and photocatalysis.
【技术实现步骤摘要】
表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料领域、集成光学器件领域,特别涉及一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件及其制备方法。
技术介绍
随着半导体理论的不断发展,在追求器件的小型化和集成化的同时,如何构造高量子效率、低成本以及可大批量制备的半导体光电器件是当前人们研究的热点方向,并开辟了一系列新的应用领域。然而,由于半导体纳米材料自身带隙的限制及光生载流子再复合等问题,使得传统的基于半导体材料的光电器件存在响应波长受限、量子效率低等缺陷,导致该类器件在实用性、可靠性以及成本等方面限制了其应用范围和进一步的工业化和市场化。随着表面等离激元学研究的兴起,为该类半导体基光电器件技术的发展提供了新的契机。表面等离激元具有显著的近场局域增强特性,可作为一种“纳米天线”,极大地促进局部的光强密度。通过改变纳米结构本身的几何形状、材质、尺寸及环境介质等因素实现紫外到中红外波段可调的谐振谱。此外,Purcell指出,可通过合理的构造特定的腔,波导结构来调控材料周围电磁场的态密度,进而控制材料的自发辐射几率,该效应称为Purcell效应。基于该效应,为了有效提高半导体材料的量子效率,高态密度和小模体积将有助于获得较大的Purcell系数。因此,如果能将等离激元效应与Purcell效应二者有效结合起来,即将半导体材料对应的辐射频率接近于等离激元的谐振频率,那么将会显著提高该半导体光电器件的量子效率,光能的利用率将大幅提高。随着半导体加工工艺的的日渐成熟,基于表面等离激元-半导体异质集成的有源、无源光电器件的研究层出不穷,但大多数的制备工艺 ...
【技术保护点】
1.一种表面等离激元‑半导体异质结谐振光电器件,其特征在于该光电器件包括:表面等离激元纳米结构(1),表面配体分子(2),表面等离激元晶面结构(3),半导体纳米结构晶种(4)和一维半导体纳米结构(5);其中,表面配体分子(2)修饰在表面等离激元纳米结构(1)上,表面等离激元晶面结构(3)绑定在表面配体分子(1)上,半导体纳米结构晶种(4)位于表面等离激元晶面结构(3)上,一维半导体纳米结构(5)位于半导体纳米结构晶种(4)上,且各部分形成紧密的接触。
【技术特征摘要】
1.一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件,其特征在于该光电器件包括:表面等离激元纳米结构(1),表面配体分子(2),表面等离激元晶面结构(3),半导体纳米结构晶种(4)和一维半导体纳米结构(5);其中,表面配体分子(2)修饰在表面等离激元纳米结构(1)上,表面等离激元晶面结构(3)绑定在表面配体分子(1)上,半导体纳米结构晶种(4)位于表面等离激元晶面结构(3)上,一维半导体纳米结构(5)位于半导体纳米结构晶种(4)上,且各部分形成紧密的接触。2.如权利要求1所述的一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件,其特征在于,所述的表面等离激元纳米结构(1),形貌为三角板、线或十面体的各向异性晶体材料,长轴尺寸为10-10000nm,或为球、对称多面体的各向同性晶体材料,尺寸为10-3000nm。3.如权利要求1所述的一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件,其特征在于,所述的表面等离激元纳米结构(1),供选材料为金、银、铜、铝或铂等具有表面等离激元效应的金属材料。4.如权利要求1所述的一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件,其特征在于,所述的表面配体分子(2),供选材料为十六烷基三甲基溴化铵CTAB、聚乙烯吡络烷酮PVP或巯基丙酸MPA。5.如权利要求1所述的一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件,其特征在于,所述的表面等离激元晶面结构(3),形貌为三角板、锥或立方体的各向异性材料,尺寸为1-10nm。6.如权利要求1所述的一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件,其特征在于,所述的表面等离激元晶面结构(3),供选材料为与表面等离激元纳米结构(1)所用材料一致的小尺寸金属纳米结构。7.如权利要求1所述的一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件,其特征在于,所述的半导体纳米结构晶种(4),形貌为球、锥或棒,尺寸为1-10nm,供选材料为氧化锌、三氧化二铝或氧化亚铜。8.如权利要求1或7所述的一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件,其特征在于,所述的一维半导体纳米结构(5),形貌为棒...
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