[发明专利]一种金属-半导体复合结构、SPPs激发方式及制备方法

权利要求书

1.一种金属-半导体复合结构，其特征在于，依次包括：透明基底，位于所述透明基底上的多层介质膜，位于所述多层介质膜表面的半导体纳米结构，覆盖于所述半导体纳米结构上的透明介质薄膜以及位于所述透明介质薄膜上的金属薄膜；

所述半导体纳米结构用于在所述金属薄膜表面形成纳米尺度的缺陷，并在波长相对较短的激光激发下产生波长相对较长的单光子荧光信号，以激发金属SPPs；

所述多层介质膜由两种以上具有不同折射率的介质材料组成，且所述两种以上具有不同折射率的介质材料以膜层的形式由下至上交替分布；

所述透明基底和所述多层介质膜构成双色镜衬底，且所述双色镜衬底对荧光的反射率及对激光的透过率均由所述多层介质膜的膜层结构决定；其中，所述多层介质膜的膜层结构由其膜层数量、膜层厚度及膜层折射率共同决定；所述双色镜衬底对激光的透过率及对荧光的反射率均大于70％；

所述透明介质薄膜用于调节半导体纳米结构中激光的光场强度，并避免半导体直接接触金属时发生的电子能量转移而导致的荧光猝灭；

用于激发产生单光子荧光信号的激光从所述双色镜衬底垂直入射。

2.如权利要求1所述的金属-半导体复合结构，其特征在于，所述透明介质薄膜的厚度设定，使得半导体纳米结构中激光的光场最强。

3.如权利要求1所述的金属-半导体复合结构，其特征在于，在所述金属薄膜的表面还加工有纳米凹槽，用于将金属SPPs辐射到远场，从而便于观测。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的金属-半导体复合结构的SPPs激发方法，其特征在于，包括：将波长相对较短的激光穿过所述双色镜衬底后垂直入射到所述半导体纳米结构上，以激发所述半导体纳米结构产生波长相对较长的荧光信号，进而由所述荧光信号激发所述金属薄膜的SPPs。

5.一种用于制备如权利要求1-3任一项所述的金属-半导体复合结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)生长得到所述半导体纳米结构；

(2)在所述透明基底上制备所述多层介质膜，得到所述双色镜衬底；

(3)将所述半导体纳米结构分散转移至所述双色镜衬底上，并依次蒸镀一层覆盖于所述半导体纳米结构上的透明介质薄膜和位于所述透明介质薄膜上的金属薄膜。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：在所述金属薄膜表面加工出多个纳米凹槽。