一种调控石墨烯等离激元波长的方法技术

本发明专利技术公开了一种调控石墨烯等离激元波长的方法，所述方法通过控制石墨烯层与基底层的不同距离，进而调控等离激元电场与基底的介电性质相互耦合的强弱，从而实现原位调控石墨烯等离激元的波长。所述方法能够调控石墨烯与基底的距离范围从0纳米到几百微米的范围；在几纳米至几百纳米的范围内，可以通过在石墨烯和基底之间充入气体的方法实现原位调控等离激元的波长；本发明专利技术中距离变化是连续的，因而可以对波长进行连续调控；所述方法简单易行且成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种调控石墨烯等离激元波长的方法
本专利技术涉及石墨烯材料和表面等离激元领域，特别涉及一种通过调控石墨烯与基底之间的距离调控其波长的方法。
技术介绍
石墨烯是一种碳原子以SP2杂化形成的六边形蜂窝状晶格结构，它是一种单原子层的二维材料。石墨烯具有特殊的狄拉克线性能带结构，其载流子是特殊的无质量狄拉克费米子。因而石墨烯具有优异的电学、光学和热学性质。石墨烯等离激是在石墨烯这种单原子层材料上支持的电磁模式。其在中红外太赫兹波段响应，波长相比入射光的波长压缩可达100倍，因而伴随着极高的场束缚效应。此外，石墨烯还具有电学可调的载流子浓度，因而能够实现等离激元波长的动态调控，这是其区别金属等离激元最为重要的性质。石墨烯等离激元的这些独特性质，使得其在深亚波长超材料、生物化学传感器以及光传输等诸多方向具有潜在应用价值。由于石墨烯是一种平面二维材料，其性质(特别是电学和光学性质)容易受到支撑基底的影响。不同的基底材料支持的石墨烯等离激元模式具有不同的性质，通过更换基底材料可实现调控石墨烯等离激元的不同性质。但是，更换基底的方法不能保证等离激元的原位响应，过程复杂耗时长且最终的结果也不易控制。专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控石墨烯等离激元波长的方法，石墨烯等离激元的电磁场强度在沿着石墨烯面外的空间中，随着距离增大而呈现指数衰减；所述方法通过控制石墨烯层与基底层的不同距离，从而调控石墨烯等离激元空间电场与基底在不同距离的情况下，等离激元电场与基底的介电性质相互耦合的强弱，实现原位调控石墨烯等离激元的波长；因此等离激元与基底的介电环境的相互作用也会发生相应的减小，通过改变石墨烯与基底的距离，可以调控等离激元电场与基底的介电性质相互耦合的强弱。

【技术特征摘要】
1.一种调控石墨烯等离激元波长的方法，石墨烯等离激元的电磁场强度在沿着石墨烯面外的空间中，随着距离增大而呈现指数衰减；所述方法通过控制石墨烯层与基底层的不同距离，从而调控石墨烯等离激元空间电场与基底在不同距离的情况下，等离激元电场与基底的介电性质相互耦合的强弱，实现原位调控石墨烯等离激元的波长；因此等离激元与基底的介电环境的相互作用也会发生相应的减小，通过改变石墨烯与基底的距离，可以调控等离激元电场与基底的介电性质相互耦合的强弱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述石墨烯层与基底层设置气体层，所述气体选自选自空气、氮气等惰性气体、稀有气体、氧气、氢气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、一氧化氮、三氧化二氮、二氧化硫、三氧化硫。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底层的横向切面形状为圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、五角形结构、正六边形、八角形，所述基底层的几何尺寸为1μm-5cm，厚度为100nm-5cm。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述基底层包括1个或多个孔结构，其中孔以阵列形式排布，所述孔之间的间距为10nm-4cm，孔径为1nmm-5cm。5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述基底层的材料包括无机介电材料，金属材料，有机高分子材料。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述无机介电材料选自二氧化硅、硅、石英、蓝宝石、锗、氧化铝、氮化硼、氟化钙、氟化镁、砷化镓、氮化镓...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴庆，胡海，胡德波，杨晓霞，郭相东，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京,11