[发明专利]用于增强红外吸收信号的石墨烯等离激元器件及其制备方法

权利要求书

1.一种用于增强红外信号的石墨烯等离激元器件，包括自下而上依次设置的衬底、光栅层以及石墨烯薄膜，所述光栅层位于所述衬底上，所述石墨烯薄膜覆盖于所述光栅层上；所述衬底、所述光栅层以及石墨烯薄膜一起构成微流通道；生物、化学溶液或气体从所述微流通道的一端进入，从另外一端出来。

2.根据权利要求1所述的石墨烯等离激元器件，其特征在于，所述光栅层具有由若干相互平行且互不接触的条带构成的周期性光栅结构，所述周期性光栅结构是由在靠近石墨烯薄膜一侧的衬底上刻蚀得出的，其中刻蚀出的条带与与条带相邻并高于条带的衬底构成周期性交替结构，所述周期性交替结构的纵切面为台阶状结构。

3.根据权利要求2所述的石墨烯等离激元器件，其特征在于，所述周期性光栅结构包括若干个光栅周期，一个光栅周期由所述条带的宽度和与条带相邻并高出条带的衬底的宽度构成；所述一个光栅周期为20nm～1μm，其中所述条带宽度为10nm～500nm，所述条带的宽度和与条带相邻并高出条带的衬底的宽度之比为1：1，所述条带的横切面为长方形。

4.根据权利要求2或3所述的石墨烯等离激元器件，其特征在于，所述一个光栅周期为150nm，所述条带宽度为75nm。

5.根据权利要求1所述的石墨烯等离激元器件，其特征在于，所述石墨烯薄膜覆盖在具有周期性光栅结构的光栅层上，在红外光激发下，石墨烯等离激元被激发，进而实现入射光与石墨烯表面等离激元的波矢匹配。

6.根据权利要求1所述的石墨烯等离激元器件，其特征在于，所述光栅层的厚度范围为1nm～500μm。

7.根据权利要求6所述的石墨烯等离激元器件，其特征在于，所述光栅层的厚度为50nm。

8.根据权利要求1所述的石墨烯等离激元器件，其特征在于，所述衬底的材料包括但不限于硅、GST、二氧化硅、氧化铝。

9.一种用于增强红外吸收信号的石墨烯等离激元器件的制备方法，包括如下步骤：

S1：制作光栅层,利用电子束曝光和干法刻蚀制备得到；

S2：制备石墨烯薄膜，通过标准机械剥离工艺或者化学气相沉积法制备石墨烯薄膜；

S3：转移石墨烯薄膜，将S2中制备的石墨烯薄膜转移到S1中制备的光栅层上。

10.根据权利要求9所述的石墨烯等离激元器件的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述光栅层具有由若干相互平行且互不接触的条带构成的周期性光栅结构，所述周期性光栅结构是由在靠近石墨烯薄膜一侧的衬底上刻蚀得出的，其中刻蚀出的条带的纵切面为下陷凹槽，所述条带与高于条带的衬底构成周期性交替结构，所述周期性交替结构的纵切面为台阶状结构。