[发明专利]一种调控石墨烯等离激元波长的方法

权利要求书

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；在石墨烯层与基底层之间设置气体层；所述方法通过改变所述基底层中的孔中的气体压强，使得石墨烯层的几何形状发生改变，使得石墨烯层与基底层间的距离发生了改变，进而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。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体层的气体选自空气、氮气、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、二氧化硫或三氧化硫。

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、矩形、五角形结构、正六边形或八角形，所述基底层的几何尺寸为1μm-5cm，厚度为100 nm-5cm。

4. 根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述基底层包括多个孔，其中孔以阵列形式排布，所述孔之间的间距为10 nm-4cm，孔径为1 nm-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、金属材料或有机高分子材料。

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、蓝宝石、锗、氧化铝、氮化硼、氟化钙、氟化镁、砷化镓或氮化镓；所述金属材料选自铁、铝、铜、金、银、铂或钢；所述有机高分子材料基底选自PET、PMMA或PDMS。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石墨烯层为单层石墨烯或多层石墨烯，其中多层石墨烯层的层数在2~50层范围内。

8.一种制备实现权利要求1-7任意一项所述的调控石墨烯等离激元波长的方法的等离激元器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1）：选取基底层材料，并制备所述基底层；

步骤2）：在所述基底层上制备孔；

步骤3）：将石墨烯层置于所述基底层上，并覆盖孔使石墨烯层悬空于孔之上；

步骤4）：改变所述石墨烯层下的孔中气体的压强，从而改变所述石墨烯层的几何形状，调控其与基底层的间距；

步骤5)：测量高度的变化；

步骤6)：激发等离激元，并获得波长；

其中获得波长采用的方法是：使用中红外散射型扫描近场光学显微镜针尖的散射光直接激发等离激元或使用入射红外光照射到所述石墨烯层中孔的边界而激发等离激元，其中使用所述中红外散射型扫描近场光学显微镜针尖扫描石墨烯层样品表面可以测量出石墨烯层上支持的等离激元波的干涉图案，从而获得其波长。

9.一种实现权利要求1-7任意一项所述的调控石墨烯等离激元波长的方法的等离激元器件，其特征在于，所述等离激元器件自上而下依次包括设置的石墨烯层、气体层和基底层，其中，所述基底层包括多个孔，所述石墨烯层位于基底层之上，并在石墨烯层和孔之间填充气体，所述气体用于控制石墨烯层与基底之间距离。