[发明专利]一种圆偏振光探测器件及其制备方法

权利要求书

1.一种圆偏振光探测器件，包括衬底、金属反射层、介质层、单层过渡金属硫族化合物、手性表面等离激元超表面和电极，其中：金属反射层位于衬底之上，介质层位于金属反射层之上，单层过渡金属硫族化合物位于介质层上，手性表面等离激元超表面位于单层过渡金属硫族化合物上，电极位于单层过渡金属硫族化合物上并位于手性表面等离激元超表面两侧；其特征在于，所述手性表面等离激元超表面由多个非对称的手性金属纳米结构单元按矩形周期阵列的形式排列组成，对不同的圆偏振光选择性地光学吸收增强。

2.如权利要求1所述的圆偏振光探测器件，其特征在于，所述单层过渡金属硫族化合物为WS₂、MoS₂、WSe₂或者MoSe₂。

3.如权利要求1所述的圆偏振光探测器件，其特征在于，所述介质层是折射率为1～2的透明材料。

4.如权利要求1所述的圆偏振光探测器件，其特征在于，构成所述手性表面等离激元超表面的金属纳米结构单元是由一直的短金属纳米棒和一弯折的长金属纳米棒“┐”构成的非对称的手性金属纳米结构。

5.如权利要求1所述的圆偏振光探测器件，其特征在于，所述非对称的手性金属纳米结构单元的几何参数由该纳米结构的共振波长与单层过渡金属硫族化合物吸收波段的有效匹配决定。

6.如权利要求1所述的圆偏振光探测器件，其特征在于，所述手性表面等离激元超表面位于两电极之间，其宽度小于电极间距1-3μm，长度大于其宽度并小于电极长度。

7.权利要求1～6任一所述圆偏振光探测器件的制备方法，包括以下步骤：

1)清洗衬底，在衬底上镀上金属反射层；

2)在金属反射层上制备介质层；

3)将制备的单层过渡金属硫族化合物转移到所述金属反射层之上；

4)在单层过渡金属硫族化合物上制备手性表面等离激元超表面；

5)在单层过渡金属硫族化合物上制备有手性表面等离激元超表面的区域两侧制备电极。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)使用电子束蒸发镀膜的方法在衬底上镀上金属反射层；步骤2)在金属反射层上使用电子束蒸发镀膜的方法镀上介质层；步骤3)首先利用化学气相沉积方法在其他衬底上生长单层过渡金属硫族化合物，之后旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯胶并烘干，随后将其泡入强碱性溶液中一段时间，接下来将悬浮在强碱性溶液上的覆盖有聚甲基丙烯酸甲酯胶的过渡金属硫族化合物层用蒸馏水洗净、捞出，转移至步骤2)制备的介质层上，再利用丙酮蒸汽去除聚甲基丙烯酸甲酯胶。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，先选定构成手性表面等离激元超表面的金属纳米结构的材料和形状，然后通过时域有限差分法计算出在金属纳米结构在不同几何参数下的共振波长，筛选出与所用单层过渡金属硫族化合物吸收波段相匹配的几何参数作为优化值。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤4)利用电子束曝光的方法按照设计好的图案和几何参数在单层过渡金属硫族化合物上形成手性表面等离激元超表面；步骤5)利用电子显微镜将手性表面等离激元超表面处于单层过渡金属硫族化合物上的具体位置拍摄下来，将拍得的照片导入电子束曝光软件中，利用套刻的方法将电极的图案设计出来并保证其位于手性表面等离激元超表面的两侧，利用电子束曝光的方法按照设计好的图案将电极形成于单层过渡金属硫族化合物上。