[发明专利]表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件及其制备方法

权利要求书

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、锥或管状的一维纳米结构，尺寸为10nm-10000nm，供选材料为与半导体纳米结构晶种(4)所用材料一致的大尺寸金属微纳结构。

9.一种如权利要求1所述的表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件的制备方法，其特征在于，该制备方法按照以下步骤：

步骤一：特定表面等离激元晶面结构构造

取浓度为0.01-1Mol/L的表面等离激元纳米结构水溶液，多次离心水洗，将沉淀物重新分散在去离子水中，得到溶液a；

在溶液a中加入浓度为0.01-1Mol/L的表面配体分子水溶液，搅拌，由于晶面选择性，该种表面配体分子将会吸附在表面等离激元纳米结构特定的晶面上，得到溶液b；

在溶液b中加入浓度为0.001-0.1Mol/L的表面等离激元晶面结构水溶液，搅拌，使得该表面等离激元晶面结构与表面等离激元纳米结构特定晶面位置的配体分子以共价键的形式形成紧密接触，多次离心水洗，将沉淀物重新分散在去离子水中，得到溶液c；

步骤二：半导体晶种制备及续生长

取所述的溶液c，加入浓度为0.01-0.1Mol/L的半导体晶种水溶液，搅拌1-4h，使得半导体晶种附着在表面等离激元纳米结构特定晶面上；

多次离心水洗，去除溶液中过量的半导体晶种，沉淀重新分散在去离子水中，得到溶液d；

为得到一维半导体纳米结构，在溶液d中先后加入浓度为0.001-0.1Mol/L的金属盐水溶液、0.001-0.1Mol/L弱还原剂水溶液及浓度为0.01-0.1Mol/L的表面封盖剂水溶液，60℃-90℃下反应1-18h；多次离心水洗，将沉淀物重新分散在去离子水中，得到最终的表面等离激元-半导体异质结。

10.如权利要求9所述的一种表面等离激元-半导体异质结谐振光电器件的制备方法，其特征在于，所述的金属盐溶液，供选材料为金属元素与半导体纳米结构晶种中金属元素所一致的金属盐；弱还原剂溶液，供选材料为抗坏血酸AA、过氧化氢水溶液H₂O₂或乌洛托品HMTA；表面封盖剂，供选材料为聚乙烯亚胺PEI、曲拉通X-100或二－乙基己基琥珀酸酯磺酸钠AOT等能够促使半导体纳米结构沿一维方向生长的封盖剂。