[发明专利]片上光源、片上光源的制备方法及光电子器件

权利要求书

1.一种片上光源，其特征在于，包括：

衬底、绝缘层、光学阵列层、隔离层、二维材料层、介质层以及双曲超材料层；

所述绝缘层设置于所述衬底上表面，用于隔离所述衬底和所述光学阵列层；

所述光学阵列层为一维或者二维周期性排列的光学纳米结构，设置于所述绝缘层上表面；

所述隔离层设置于所述光学阵列层上表面，用于隔离所述光学阵列层和所述二维材料层；

所述二维材料层设置于所述隔离层上表面，用于与所述光学阵列层产生强耦合作用；

所述介质层设置于所述二维材料层上表面，用于隔离所述二维材料层和所述双曲超材料层；

所述双曲超材料层设置于所述介质层上表面，用于与所述二维材料层产生强耦合作用；

所述双曲超材料层包括多个金属层和多个非金属层，且所述金属层和所述非金属层交替堆叠；

所述金属层的材料为金、铜、铝、石墨烯以及合金材料中的任一种，所述非金属层的材料为二氧化硅、氧化铝、锗、氮化硅以及聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种；所述金属层的厚度区间为5nm～50nm，所述非金属层的厚度区间为5nm～50nm。

2.根据权利要求1所述的片上光源，其特征在于，所述光学阵列层为一维周期性排布的条状光栅结构，二维周期性排布的光子晶体结构、二维周期性排布的圆柱状光栅结构以及二维周期性排布的多面体状光栅结构中的任一种；

所述光学阵列层为由硅、氮化硅、铌酸锂中的任一种半导体材料构成，或由金、银、铜、铝以及不同金属材料的合金中的任一种材料构成。

3.根据权利要求1所述的片上光源，其特征在于，所述介质层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，氟化镁以及氮化硅中的任一种，所述介质层的厚度区间为50nm～100nm。

4.根据权利要求1所述的片上光源，其特征在于，所述二维材料层为由单层二维半导体材料组成的薄膜结构，或由多种不同二维材料堆叠构成的范德瓦尔斯异质结形成。

5.根据权利要求1所述的片上光源，其特征在于，所述衬底的材料为硅，所述绝缘层的材料为二氧化硅，所述隔离层的材料为氧化铝或聚甲基丙烯酸甲酯。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的片上光源的制备方法，其特征在于，包括：

在所述衬底的上表面制备所述绝缘层，在所述绝缘层的上表面制备所述光学阵列层，在所述光学阵列层的上表面制备所述隔离层；

将预先制备的所述二维材料层转移到所述隔离层的上表面；

采用热蒸发法在所述二维材料层的上表面制备介质层；

将预先制备的双曲超材料层转移到所述介质层的上表面；

所述双曲超材料层包括多个金属层和多个非金属层，且所述金属层和所述非金属层交替堆叠；

所述金属层的材料为金、铜、铝、石墨烯以及合金材料中的任一种，所述非金属层的材料为二氧化硅、氧化铝、锗、氮化硅以及聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种；所述金属层的厚度区间为5nm～50nm，所述非金属层的厚度区间为5nm～50nm。

7.根据权利要求6所述的片上光源的制备方法，其特征在于，所述将预先制备的所述二维材料层转移到所述隔离层的上表面，包括：

采用化学气相沉积法生长单层二维材料，或将不同单层二维材料分子堆叠在一起，得到所述二维材料层；

将所述二维材料层机械转移到所述隔离层的上表面。

8.根据权利要求6所述的片上光源的制备方法，其特征在于，所述将预先制备的双曲超材料层转移到所述介质层的上表面，包括：

采用微纳加工工艺形成所述双曲超材料层，并将所述双曲超材料层机械转移到所述介质层的上表面。

9.一种光电子器件，其特征在于，包括：如权利要求1至5任一项所述的片上光源。