用于增强局部电场、光吸收、光辐射、材料检测的结构以及用于制作和使用此结构的方法与流程

文档序号:13083032阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种纳米结构装置,其包括:基片;以及从所述基片的表面延伸的一个或多个柱体,其中所述柱体包括:位于所述柱体的顶部上的金属碟;位于所述柱体的底部的金属背板,所述金属背板覆盖所述基片表面的大部分;位于所述柱体的侧壁外表面上的金属点结构;其中所述装置增强置于所述装置上或附近的物质的局部电场、光吸收特性和光辐射特性,并且其中所述光的波长范围在10nm至30微米。2.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中增强的光辐射包括荧光。3.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中增强的光辐射包括表面增强拉曼散射(SERS)。4.如权利要求3所述的纳米结构装置,其中所述多个柱体包括周期性的柱体阵列,所述阵列具有相对于选择的波长的光而选择的间隔,以便使所述光的吸收或辐射最大化。5.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述基片是电绝缘体。6.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述柱体的所述顶部具有选自如下形状组成的群组的形状:圆形、尖头、多边形、锥体、椭圆、细长条形或其任何组合。7.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述柱体具有范围从5nm到8000nm的侧向直径或范围从5nm到7000nm的高度。8.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中每一个碟的侧向尺寸范围在4nm至1500nm,并且所述碟的厚度范围在1nm至500nm。9.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述碟和所述点之间的平均距离范围在0.5至15纳米。10.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述金属点(140)的尺寸范围从10nm至30nm。11.如权利要求1所述的纳米结构,其中所述柱体的侧向尺寸在5nm至小于70nm的范围。12.如权利要求1所述的纳米结构,其中所述柱体的高度在12nm至84nm的范围。13.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中两个最接近的所述柱体的距离间隔小于所述光的所述波长。14.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述金属碟具有大于所述柱体的几何直径。15.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述金属点结构和所述金属碟按范围0.5nm到200nm的距离间隔开。16.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述柱体上的所述相邻点结构按范围0.5nm到20nm的距离间隔开。17.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述装置包括多个柱体,所述多个柱体包括敷设在其上的金属碟,并且其中所述多个柱体中的两个相邻柱体之间的所述间隔在从2nm到4000nm的范围。18.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述增强的量值通过更改选自如下参数组成的群组的一个或多个参数来调整:所述金属碟的所述侧向尺寸、所述柱体的所述形状、所述柱体的所述高度、所述金属点的所述形状、所述碟到点间隙、点位置、及每个柱体上的点计数、纳米间隙的数量、所述金属碟和所述金属背板之间的耦合效果、所述表面上每个单位单元的总柱体数和所述柱体间隔。19.如权利要求17所述的纳米结构装置,其中所述多个柱体的所述柱体之间的所述间隔是周期性的或非周期性的。20.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述柱体包括选自绝缘体和半导体组成的群组的材料。21.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述柱体包括选自如下材料组成的群组的材料:二氧化硅、氮化硅、二氧化铪、氧化铝、硅、砷化镓和氮化镓。22.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述金属碟包括选自如下金属组成的群组的金属:金、银、铜、铝、其合金及其组合。23.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述金属碟的所述侧向尺寸在5nm到1500nm的范围。24.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述光的波长在100nm至8000nm的范围。25.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述至少一个金属点结构具有范围在3nm到600nm的尺寸。26.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述金属背板具有至少一个孔,以及所述柱体在所述孔内从所述基片的所述表面伸出。27.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述金属背板不包括孔,使得所述柱体直接形成于背板材料上。28.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述纳米结构装置在检测到的光的频率处或附近共振。29.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中金属碟(130)的直径大于或小于支撑柱(120)的直径,并且所述直径的差异在0至200纳米的范围。30.如权利要求1所述的纳米结构装置,其中所述金属碟包括(a)金、银、铜、铝或镍的单一元素金属;(b)单一金属的多层或多层的组合;(c)金属合金;(d)半导体;(e)生成等离子体激元的任何其他材料;或者(a)、(b)、(c)、(d)和(e)的任意组合。31.一种用于增强物质的特性的检测的方法,其包括:将所述物质置于如权利要求1所述的纳米结构装置附近或与之接触;用入射光照射所述物质和/或纳米结构装置;以及检测从所述物质和/或所述纳米结构装置辐射的外发光;其中所述外发光与所述物质的特性相关。32.如权利要求31所述的方法,其中所述特性是光特性。33.如权利要求31所述的方法,其中所述特性包括荧光光信号或光致发光光信号中的至少一个。34.如权利要求31所述的方法,其中所述特性包括表面增强拉曼散射(SERS)光信号。35.如权利要31所述的方法,其中所述物质包括分子。36.如权利要求31所述的方法,其中所述增强的检测用于反应动力学的非介入式研究。37.如权利要求31所述的方法,其中所述增强的检测用于生物病原体的痕量识别。38.如权利要求31所述的方法,其中所述增强的检测用于化学样品的痕量识别。39.如权利要求31所述的方法,其中所述检测的光具有在如权利要求1所述的纳米结构装置的纳米尺度的柱体和纳米尺度金属碟的共振峰值波长附近的波长。40.根据权利要求31所述的方法,其中所述检测的光是在所述物质或所述增强结构(100)表面附近产生的光,所述光的波长实质上在所述纳米柱(120)和纳米尺度金属碟(130)结构的谐振峰波长附近。41.一种用于增强材料的光辐射的方法,包括:将材料置于如权利要求1所述的纳米结构装置附近或与之接触;以及促使光从所述材料辐射。42.如权利要求41所述的方法,其中所述材料包括发光二极管或激光器。43.一种用于增强材料中的光的收集的方法,包括:将所述材料置于如权利要求1所述的纳米结构装置附近或与之接触;以及用入射光照射所述材料和/或所述纳米结构装置。44.如权利要求43所述的方法,其中所述材料包括太阳能电池、发光二极管或激光器。45.一种用于制造如权利要求1所述的纳米结构装置的方法,包括:获取基片;在所述基片的上表面上形成至少一个柱体的图案;在所述上表面沉积金属材料层,其中所述金属材料同时沉积在柱顶部、柱底部和柱侧壁上;以及其中沉积在所述柱体顶部的所述金属材料能够形成金属碟,沉积在所述柱体底部上的所述金属材料能够形成金属背板,以及沉积在所述侧壁上的所述金属材料提供自行形成的点结构。46.如权利要求45所述的制造方法,其中所述图案形成包括纳米压印。47.如权利要求45所述的制造方法,其中所述图案形成包括选自如下技术组成的群组的一个或多个技术:电子束光蚀刻、离子束光蚀刻和照相光蚀刻。48.如权利要求45所述的制造方法,其中所述金属材料是按照基本准直的方式沉积的。49.如权利要求45所述的制造方法,其中所述沉积是以约每秒钟0.4埃的速率进行的。50.如权利要求45所述的制造方法,其中所述沉积是从垂直于所述基片的上表面的方向。
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1