技术特征：
1.一种一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）在衬底上利用磁控溅射的方法溅射金纳米薄膜；（2）在步骤（1）得到的衬底上采用化学气相沉积的方法生长掺杂锗单晶纳米线；（3）在步骤（2）所得到掺杂锗单晶纳米线表面采用化学气相沉积的方法直接生长高结晶度石墨烯壳层。2.根据权利要求1所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中衬底为si/sio2(100)、蓝宝石衬底（0001）、si(111)衬底、云母衬底中的任意一种，金纳米薄膜的厚度为5～30nm；步骤（2）中掺杂锗单晶纳米线的直径为50～1000 nm，长度为30～100μm。3.根据权利要求1所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中磁控溅射方法为射频磁控溅射方法，在真空环境下，溅射功率为25w-50w，溅射时间为5s-40s，衬底温度为25℃-400℃。4.根据权利要求1-3任一项所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：步骤（2）中采用管式炉，将步骤（1）所得衬底放置于管式炉中央，引入锗源在保护气存在的条件下对管式炉进行升温，实现锗单晶纳米线的生长。5.根据权利要求4所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：所述锗源为气态锗源、液态锗源或固态锗源中的任一种，保护气体为ar，气体流量为1-100sccm，升温时间为20-60min，锗源温度为300℃~1000℃，衬底温度为400~650℃，保温时间为5-60min。6.根据权利要求5所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：所述气态锗源为geh4，锗源为气态锗源时，管式炉升温至300℃-600℃；液态锗源为四乙基锗或二苯基锗，锗源为液态锗源时，管式炉升温至300℃-600℃；固态锗源为锗粉，当锗源为锗粉时，同时在锗粉中混入石墨粉，锗粉和石墨粉的质量比为3:1，管式炉锗源所在温区升温至900℃-1000℃，衬底所在温区升温至400℃~650℃。7.根据权利要求1所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：步骤（3）中以h2为载气，载气流量为10-100sccm，通入碳源气体，碳源气体流量为1-50sccm，采用化学气相沉积的方法生长石墨烯壳层。8.根据权利要求7所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：所述碳源气体为ch4，c2h2和c2h4中的任一种，化学气相沉积反应温度为850℃-870℃，反应压力为常压，升温时间为50min，保温时间为0.5h-2h。9.根据权利要求4-8任一项所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：步骤（2）中引入锗源时，可以同时引入n型掺杂源，以实现掺杂锗单晶纳米线的生长。10.根据权利要求9所述的一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，其特征在于：所述n型掺杂源为磷源或锑源，磷源包括赤磷、黑磷；锑源包括三氯化锑、三氧化二锑，其中n型掺杂源的质量为1-20mg。
技术总结
本发明提供了一种一维单晶锗基石墨烯等离激元纳米结构的制备方法，步骤如下：（1）在衬底上利用磁控溅射的方法溅射金纳米薄膜；（2）在步骤（1）得到的衬底上采用化学气相沉积生长掺杂锗单晶纳米线；（3）在步骤（2）得到的掺杂锗单晶纳米线表面采用化学气相沉积直接生长高质量石墨烯，获得一维锗基石墨烯表面等离激元纳米结构。本发明通过化学气相沉积法在锗单晶纳米线表面直接生长石墨烯，避免了传统的石墨烯薄膜转移过程，最大程度上减小了转移过程对石墨烯载流子迁移率的影响，增强了锗与石墨烯之间中红外表面等离激元的耦合。本发明所提供的材料具有强烈且可调的表面等离激元效应，有望在分子指纹检测、中红外传感、光子芯片等领域广泛应用。域广泛应用。域广泛应用。
技术研发人员：陈珂 常凯莉 顾玉宗 王红芹
受保护的技术使用者：河南大学
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/1/28