[发明专利]一种基于单个金属银纳米颗粒-金属银薄膜的Fano共振结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于单个金属银纳米颗粒‑金属银薄膜的Fano共振结构及其制备方法，该共振结构包括从上而下依次设置的金属纳米颗粒、透明介质膜和金属薄膜。该共振结构的制备方法包括下述步骤：(1)在绝缘衬底上用电子束蒸发的方法镀一层金属薄膜；(2)用原子层沉积方法在金属薄膜上沉积一层透明介质膜；(3)将金属纳米颗粒用滴涂的方法分散在透明介质膜上。本发明的共振结构可以通过调整金属纳米颗粒的尺寸大小来实现并调控Fano共振，当金属纳米颗粒周围介质环境发生变化时，Fano共振的共振峰位会发生变化，这种共振结构的能量局域性会提高它对环境变化的灵敏度，并且制备方法简单易操作，重复性好，便于应用。

技术领域

本发明涉及一种金属等离激元共振结构及其制备方法，特别涉及一种基于单个金属银纳米颗粒-金属银薄膜的Fano共振结构及其制备方法。

背景技术

金属表面等离子体激元是一种物理光学现象，是光照射在金属界面上激发起金属表面电子的集体振荡。金属纳米结构的光学性质起源于局域表面等离子体共振(LSPR)。局域表面等离激元共振对纳米结构的材料、尺寸和形状以及周围介电环境都具有高度敏感性。正因为这种敏感特性，LSPR吸引了人们对它的关注，而且它在生物传感、表面增强拉曼散射(SERS)、慢光传输、纳米天线、非线性增强、传感领域中等很多方面都有非常广泛的应用。另外，通过表面等离激元之间的耦合，人们在表面等离激元体系中观察到Fano共振效应。

Fano共振是金属纳米结构中弱辐射暗模式和超辐射亮模式的相消干涉造成的，可以有效地抑制辐射衰减，形成精细的光谱谱线，而且纳米结构的Fano共振具有高的品质因子，大的局部场增强，其共振特性对于纳米结构周围环境非常敏感，因而很适合用于高灵敏度的生物化学传感器的制备。近年来，随着纳米结构制作工艺的发展，纳米结构的Fano共振引起了广泛的关注。通过破坏纳米结构的对称性，人们已经设计出很多种金属纳米结构来实现Fano共振，如纳米环-纳米盘共振腔、异质二聚体、纳米球壳、非对称纳米颗粒二聚体、引入缺口的纳米盘、纳米颗粒与基底耦合体系等。然而，大部分的结构制备起来比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备简单易操作、可以实现并调控Fano共振的基于单个金属银纳米颗粒-金属银薄膜的Fano共振结构。同时本发明还提供了上述Fano共振结构的制备方法，制备方法简单易操作，重复性好，便于应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于单个金属银纳米颗粒-金属银薄膜的Fano共振结构，包括从上而下依次设置的金属纳米颗粒、透明介质膜和金属薄膜。

本发明一个具体实施例中，所述金属纳米颗粒中金属纳米颗粒的直径为纳米量级。

进一步地，所述金属纳米颗粒是Ag纳米立方体，其直径平均为75nm，它的倒角尺寸不尽相同。

本发明一个具体实施例中，所述金属薄膜的厚度小于100nm。

进一步地，所述金属薄膜为银膜。

更进一步地，所述银膜厚度是80nm。

本发明一个具体实施例中，所述透明介质膜的厚度为2nm。

进一步地，所述透明介质膜为Al₂O₃薄膜。

一种基于单个金属银纳米颗粒-金属银薄膜的Fano共振结构的制备方法，包括下述步骤：

(1)在绝缘衬底上用电子束蒸发的方法镀一层金属薄膜；

(2)用原子层沉积方法在金属薄膜上沉积一层透明介质膜；

(3)将金属纳米颗粒用滴涂的方法分散在透明介质膜上。

进一步地，步骤(1)中所述绝缘衬底为硅片。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：