CN107608094B - 一种单颗粒表面等离激元电光调制器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种单颗粒表面等离激元电光调制器及其制备方法。该电光调制器件在可见光波段实现对散射光光强主动调制，包括底电极、导电衬底、绝缘层、单层过渡金属硫族化合物，在单层过渡金属硫族化合物上具有相互远离的金属纳米结构和顶电极；底电极与顶电极与外部调制电压相连接，组成电光调制器的正负极，正负极之间由绝缘层隔开形成平板电容器型结构。当施加外部调制电压时，过渡金属硫族化合物费米能级发生移动进而改变其光学性质，其与金属纳米结构的耦合强度随之发生改变，从而实现对散射光场的调制。本发明是首个在纳米尺度上实现对光场调制的电光调制器，工作在可见光波段，具有稳定性高、响应速度快的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的电光调制器，特别涉及一种基于过渡金属硫族化合物的单颗粒表面等离激元电光调制器，可以实现在纳米尺度上的对光信号的电学调制。
背景技术
在纳米科技领域中，实现高速光电器件最重要的是在片上集成回路中实现对光的调控。传统的电光调制器件都在微米量级，不利于器件的小型化和速度的提升。因此，实现纳米级别的电光调制器成为亟待解决的问题。
近年来，以二硫化钼、二硫化钨等为代表的过渡金属硫族化合物表现出多种多样的电子特性。相比于传统三维光学材料，二维过渡金属硫族化合物表现出许多奇异的特性。首先，垂直于平面方向上的量子限域效应产生了与体材料不同的电学、光学特性。其次，它们的表面自然地钝化，没有悬挂键，使其很容易与光子晶体、波导、等离激元金属微纳结构集成。而且，虽然它们只有原子层厚度，但是许多二维材料与光的相互作用很强，例如，单层MoS2在激子共振处(615nm和660nm)可以吸收10％的入射光。此外，二维过渡金属硫族化合物作为一种半导体材料，它的载流子浓度可以通过外界施加静电场进行调控，进而改变其光学吸收性质。
金属表面的相干电子振荡称为表面等离激元，它分为两种，一种是传播模式的表面等离极化激元和非传播模式的局域表面等离激元。前者是金属表面的自由电子与入射光子耦合产生的沿金属和电介质界面传播的电磁表面波。它是一种衰减波，垂直于金属电介质界面方向上，电场强度随距离呈指数衰减，并沿着金属和电介质界面传播。而局域表面等离激元广泛存在于金属纳米颗粒的散射中，是指金属纳米结构中的自由电子与电磁场相互作用，在金属表面产生集体振荡。它是一种非传播的元激发，可以引起金属表面的局域场增强，可以使得许多光学过程的转换效率得到显著提高。金属纳米结构中自由电子与外界光场耦合产生共谐振荡，称为表面等离激元共振，产生了一系列新奇的光学性质，例如选择性光散射和吸收、局域电场增强、电场强束缚、可远程传播等，在生物、化学、材料、能源等领域具有一系列重要广泛的应用，其中包括等离激元传感器、表面增强光谱、表面等离激元激光、表面等离激元光回路以及光逻辑运算，等等。同时，由于表面等离激元限域于金属纳米结构的表面，因此可以突破光的衍射极限，这一特点使得表面等离激元在超分辨成像技术、突破衍射极限的光刻技术、高集成光信息处理技术方面具有独特的优势。
由于等离激元具有显著的近场增强作用，利用这种近场增强可以大幅提高光与物质相互作用效率，可以有效提高过渡金属硫族化合物电光调制的效率。同时由于金属纳米颗粒的尺寸都在纳米量级，因而可以实现纳米尺度的电光调制器件。因此，本发明利用纳米微加工的方法制备过渡金属硫族化合物与金属纳米结构复合体系，金属纳米结构中等离激元共振产生的场增强，显著的增强了过渡金属硫族化合物的吸收效率，同时也提升了金属结构等离激元与过渡金属硫族化合物中激子的相互作用强度，最终使基于过渡金属硫族化合物的等离激元器件的电光调制效率可以大幅增加，在新型电光器件方面具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于单层过渡金属硫族化合物的单颗粒表面等离激元电光调制器及其制备方法，在纳米尺度上实现对光信号的电学调制。
本发明的技术方案如下：
一种单颗粒表面等离激元电光调制器，是一种在可见光波段实现对散射光光强主动调制的电光调制器件，包括底电极、导电衬底、绝缘层、单层过渡金属硫族化合物MX2(M＝Mo或W，X＝S或Se)、金属纳米结构和顶电极，其中：底电极位于导电衬底之下，绝缘层位于导电衬底上，单层过渡金属硫族化合物位于绝缘层上，金属纳米结构位于单层过渡金属硫族化合物上，顶电极位于单层过渡金属硫族化合物上但远离金属纳米结构区域；该电光调制器整体具有平板电容型结构，底电极与顶电极与外部调制电压相连接，组成电光调制器的正负极，正负极之间由绝缘层隔开形成电容器。
在本发明的单颗粒表面等离激元电光调制器中，单层过渡金属硫族化合物层处在底电极、绝缘层和顶电极形成的电容器中，当外部调制电压施加在底电极与顶电极上时，由底电极与顶电极之间的电场引起过渡金属硫族化合物中电子或空穴的掺杂，这种载流子掺杂浓度的变化导致过渡金属硫族化合物费米能级发生移动进而改变其光学性质，当过渡金属硫族化合物的光学性质发生改变时，其与金属纳米结构的耦合强度将会随之发生改变，从而实现对散射光场的调制。
上述单颗粒表面等离激元电光调制器中，所述过渡金属硫族化合物MX2是MoS2，WS2，MoSe2或WSe2。
上述单颗粒表面等离激元电光调制器中，所述绝缘层可以是SiO2、Al2O3、Hf2O、TiO2等材料，厚度优选为30nm。所述导电衬底可以是Si、导电玻璃(ITO)等材料。优选的，所述导电衬底和绝缘层可以直接采用SiO2/Si衬底。
所述金属纳米结构的材质可以是金、银、铂、铜、铝等金属；其形状可以是圆盘形，长方体，椭圆柱等，优选为金属纳米圆盘，尺寸的选择是由金属纳米结构与单层过渡金属硫族化合物的耦合效率决定的，通常厚度为30-50nm，水平方向上最大长度为100-200nm。此外，耦合效率也与金属纳米结构的材质相关，在选定材质和形状后，可以通过时域有限差分法(FDTD)计算出在金属纳米结构耦合效率最佳时的尺寸。在本发明的最佳实施例中，所述金属纳米结构为金属纳米圆盘，其材质为Au，厚度为30nm，半径为60nm。
所述底电极和顶电极通常为金属材料，例如具有Ti/Au双层结构的金属电极，其中Ti的厚度为5-10nm，Au的厚度为70-80nm。
本发明所提出上述基于单层过渡金属硫族化合物的单颗粒表面等离激元电光调制器是首个在纳米尺度(120nm)上实现对光场调制的电光调制器，并且该电光调制器工作在可见光波段，具有稳定性高、响应速度快的特点。在目前器件小型化和多功能化的趋势下，我们的电光调制器将具有广阔的市场前景。
本发明还提供了一种上述单颗粒表面等离激元电光调制器的制备方法，包括以下步骤：
1)获得导电衬底及导电衬底上的绝缘层，并清洗导电衬底及绝缘层；
2)在导电衬底的底面制备底电极；
3)将制备的单层过渡金属硫族化合物转移到导电衬底上的绝缘层之上；
4)在单层过渡金属硫族化合物上制备金属纳米结构；
5)在单层过渡金属硫族化合物上远离金属纳米结构的地方制备顶电极；
6)将顶电极和底电极与外部调制电路相连接，实现偏压调控。
上述步骤1)可以直接使用SiO2/Si衬底，也可以在Si衬底的一面制备绝缘层。
上述步骤2)可以在Si面上利用电子束蒸发镀膜的方法，依次镀上Ti和Au，得到具有Ti/Au双层结构的底电极。
上述步骤3)中，转移单层过渡金属硫族化合物的方法可以是：首先利用化学气相沉积(CVD)方法在硅片上生长单层过渡金属硫族化合物，之后在生长过渡金属硫族化合物的一面利用匀胶机旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶，并烘干，随后将其泡入氢氧化钾溶液中一段时间；接下来将悬浮在氢氧化钾溶液上的覆盖有PMMA的过渡金属硫族化合物层用蒸馏水洗净，去除气泡和杂质后捞出并转移至洁净的带有底电极的导电衬底及绝缘层上，随后利用丙酮蒸汽去除过渡金属硫族化合物层上的PMMA胶，从而得到导电衬底及绝缘层上转移有单层过渡金属硫族化合物的结构。
上述步骤4)中，所述金属纳米结构是利用电子束曝光(EBL)的方法按照设计好的图案和尺寸形成于单层过渡金属硫族化合物上，具体可以是：在步骤3)得到的单层过渡金属硫族化合物表面旋涂PMMA A2胶，并烘干，依次进行电子束曝光、显影、定影、电子束蒸发镀膜、剥离等工艺后得到金属纳米结构。
上述步骤5)中，所述顶电极是利用电子束曝光(EBL)的方法按照设计好的图案形成于单层过渡金属硫族化合物上，具体可以采用下述方法：利用电子显微镜(SEM)将金属纳米结构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SEM照片导入电子束曝光软件(NPGS)中，利用套刻的方法，将顶电极的图案设计出来并使其远离金属纳米结构。随后在步骤三得到的具有金属纳米圆盘的单层过渡金属硫族化合物表面旋涂PMMA A4胶，依次由烘烤、电子束曝光、显影、定影、电子束蒸发镀膜、剥离等工艺后得到设计好的顶电极。
上述步骤6)中，底电极和顶电极通过点焊的工艺与外部电路相连接。
根据本发明所述的基于单层过渡金属硫族化合物的单颗粒表面等离激元电光调制器，调制的散射光主要来源于金属纳米结构和单层过渡金属硫族化合物发生耦合的区域。所述顶电极需远离金属纳米结构，避免顶电极直接反射的光进入收集光路，对实验结果造成干扰。
进一步的，根据本发明所述的基于单层过渡金属硫族化合物的单颗粒表面等离激元电光调制器，所述过渡金属硫族化合物与金属纳米结构复合体系的电光调制器工作波长在可见光波段，外部调制电压的工作区间不能超过器件的承载。
与现有技术比，本发明的有益效果是：
本电光调制器选用的材料是过渡金属硫族化合物，过渡金属硫族化合物作为一种新型的半导体材料，具有载流子浓度可调、机械稳定性高和对环境容忍度大的优点。
本发明相比于传统的电光调制器具有更小的器件尺寸，在纳米尺度上实现了对光场的电学调制。
不同于传统的电光调制器的调制波段，本发明的电光调制器调制波段位于可见光区域，为可见光波段的电光调制器提供了新的设计思路。
本发明的电光调制器实现对散射光调制的核心在于载流子对过渡金属硫族化合物费米能级的影响，由于载流子的注入时间是由底电极和顶电极组成的电容板充放电时间来决定的，所以本发明的电光调制器具有较高的响应速率(50ns)。
附图说明
图1为本发明实施例1所述单颗粒等离激元电光调制器的结构示意图。
图2-5为本发明实施例1所述单颗粒等离激元电光调制器在制备过程中的各步骤的结构示意图。
图6为本发明实施例1制备的单颗粒等离激元电光调制器的光学图。
图7为本发明实施例1制备的单颗粒等离激元电光调制器对散射光信号的调制效果图。
图8为本发明实施例1制备的单颗粒等离激元电光调制器的响应率。
图9为本发明实施例1制备的单颗粒等离激元电光调制器中二硫化钼时间分辨反射谱随调制信号的变化。
图中各附图标记的含义如下：
1、底电极，2、SiO2/Si衬底，3、单层二硫化钼，4、金属纳米圆盘，5、顶电极，6、外部调制电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，以使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明。
下面以基于二硫化钼的单颗粒等离激元电光调制器为例进行说明。这是一种在可见光波段实现对散射光光强主动调制的电光调制器件，其基本结构如图1所示，所述的单颗粒等离激元电光调制器具有平板电容型结构，包括底电极1、SiO2/Si衬底2、单层二硫化钼3、金属纳米圆盘4和顶电极5，其中，所述底电极1处在SiO2/Si衬底2下方，所述单层二硫化钼3处在SiO2/Si衬底2上，所述金属纳米圆盘4处在单层二硫化钼3上，所述顶电极5处在单层二硫化钼3上方，并且远离金属纳米圆盘4区域。所述顶电极5和底电极1通过SiO2/Si衬底2相互绝缘间隔，且顶电极5处在底电极1上方，通过点焊技术，顶电极5和底电极1与外部电路相连接，外部电压调制施加于所述顶电极5和底电极1上。
所述单颗粒等离激元电光调制器的工作原理：当入射光场斜入射到所述单颗粒等离激元电光调制器上时，单层二硫化钼3中的激子将会与金属纳米圆盘4发生耦合(即等离激元与激子的相互耦合作用)，经耦合作用后散射出来的散射光通过接收光路收集起来，在光谱上表现出非对称的Fano共振线形。Fano共振光谱对外界扰动特别敏感，当单层二硫化钼3的光学性质(即介电常数)发生改变时，Fano共振光谱会随之发生改变。因此当外部调制加电压施加在底电极1与顶电极5上时，由底电极1与顶电极5之间的电场引起单层二硫化钼3中电子或空穴的掺杂，这种载流子掺杂浓度的变化导致二硫化钼费米能级发生移动，改变其光学性质，进而使等离激元与激子的相互耦合作用发生改变，在光谱上表现为Fano共振强度出现随电压变化，从而最终实现对散射光场的强度调控。本发明的电光调制器具有较高的响应速率，对环境容忍度高，以及更小的器件尺寸，在器件小型化的趋势下，本发明将具有广阔的市场前景。
进一步的，底电极1和顶电极5是通过点焊的工艺与外部电路相连接的。
进一步的，顶电极5是利用电子束曝光(EBL)的方法按照设计好的图案形成于单层二硫化钼3上方。所述金属纳米圆盘4是利用电子束曝光(EBL)的方法按照设计好的尺寸形成于单层二硫化钼3上方。
进一步的，调制的散射光主要来源于金属纳米圆盘4和单层二硫化钼3发生耦合的区域。所述顶电极5需远离金属纳米圆盘4，避免顶电极5直接反射的光进入收集光路，对实验结果造成干扰。
进一步的，金属纳米圆盘尺寸的选择是由金属纳米圆盘4与单层二硫化钼3的耦合效率决定的。通过时域有限差分法(FDTD)，我们计算出在金属纳米圆盘4在耦合效率最佳时的尺寸。
进一步的，金属纳米圆盘4的材质可以是金、银、铂、铜、铝等贵金属。
进一步的，底电极1和顶电极5具有Ti/Au双层结构，其中Ti的厚度在5-10nm之间，Au的厚度在70-80nm之间。
进一步的，金属纳米结构复合体系的电光调制器工作波长在可见光波段，外部调制电压的工作区间不能超过器件的承载。
下面进一步给出所述基于二硫化钼的单颗粒表面等离激元电光调制器制备方法，所述电光调制器的制备包括以下步骤：
步骤一、将SiO2/Si衬底使用有机溶剂超声清洗，按照丙酮(10-15min)→乙醇(10-20min)→去离子水(20-30min)的顺序进行超声清洗，最后用氮气枪将残留在衬底上的去离子水吹干，得到洁净的SiO2/Si衬底。
步骤二、如图2所示，在上一步骤得到的SiO2/Si衬底2的Si面处利用电子束蒸发镀膜的方法，依次镀上Ti和Au作为底电极1，得到具有底电极的SiO2/Si衬底。为了得到较好的成膜厚质量，电子束蒸发镀膜仪的真空度应抽到10-8Torr，镀膜速率应该设置在0.3埃/秒。
步骤三、用化学气相沉积(CVD)的方法在硅片上生长单层二硫化钼，之后在生长二硫化钼的一面利用匀胶机旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)A7胶(5000rad/s,55s)，并在180℃下烘干5min，随后将其泡入浓的氢氧化钾溶液中约5小时。接下来将悬浮在氢氧化钾溶液上的二硫化钼用去离子水洗净，利用镊子去除气泡和杂质后捞出，并在去离子水环境中将其转移至洁净的带有底电极的SiO2/Si衬底，随后将丙酮溶液利用热板(160℃温度下)加热至沸点，利用丙酮蒸汽去除二硫化钼层上的PMMA胶，从而得到SiO2/Si衬底2上转移有单层二硫化钼3的结构，如图3所示。
步骤四、在步骤三得到的单层二硫化钼表面旋涂PMMA A2胶(3000rad/s，51s)，并在180℃下烘干5min。然后利用电子束曝光(EBL)系统将设计好的金属纳米圆盘结构刻蚀出来，并放入显影液(MIBK)中显影(约50S)，显影后立即放入异丙醇溶液中定影(约5min)，随后取出样品用氮气枪将残留的异丙醇溶液吹干。接着，利用电子束蒸发镀膜蒸镀上所选择的靶材。最后将整个样品放入丙酮溶液中约5小时，通过丙酮溶液冲洗的方法，最终剥离得到金属纳米圆盘4，如图4所示。
步骤五、利用电子显微镜(SEM)将金属纳米圆盘处于单层二硫化钼的具体位置拍摄下来，将拍得的SEM照片导入电子束曝光软件(NPGS)中，利用套刻的方法，将顶电极的图案设计出来并使其远离金属纳米圆盘。随后在步骤四得到的具有金属纳米圆盘的单层二硫化钼表面旋涂PMMA A4胶(3000rad/s,51s)，同步骤四一样，依次由烘烤、电子束曝光、显影、定影、电子束蒸发镀膜、剥离等工艺后得到设计好的顶电极5，如图1所示。
步骤六、利用点焊机，将底电极1与顶电极5与外部调制电路相连接，实现偏压调控，如图5所示。由于电子束曝光得到的底电极1和顶电极5的面积很小，所以点焊过程是在20X显微镜下完成的，其中所使用的金线直径为25μm。
最后给出本发明制备的基于二硫化钼的单颗粒表面等离激元电光调制器的具体实施例。
实施例1
一种基于二硫化钼的单颗粒表面等离激元电光调制器的光学图如图6所示，自下而上包括底电极1、SiO2/Si衬底2、单层二硫化钼3、金属纳米圆盘4和顶电极5五个部分。其中，底电极1处在SiO2/Si衬底2下方，通过湿法转移后的单层二硫化钼3处在SiO2/Si衬底2上，电子束曝光产生的金属纳米圆盘4处在单层二硫化钼3上，金属纳米圆盘4的材质为金，高度为30nm，半径为60nm(在此尺寸下，通过FDTD solutions软件计算出来的耦合效率最佳)。顶电极5处在单层二硫化钼3上方，并且远离金属纳米圆盘4区域。顶电极5和底电极1均是通过电子束蒸发镀膜蒸镀5nmTi/80nm Au得到的，两电极相互绝缘间隔，且顶电极5处在底电极1上方，通过点焊技术，顶电极5和底电极1与外部电路相连接，外部电压调制施加于所述顶电极5和底电极1上。该单颗粒等离激元电光调制器具有平板电容型结构，当外部调制加电压施加在底电极1与顶电极5上时，由底电极1与顶电极5之间的电场引起单层二硫化钼3中电子或空穴的掺杂，这种载流子掺杂浓度的变化导致二硫化钼费米能级发生移动，改变其光学性质，进而使等离激元与激子的相互耦合作用发生改变，使得从金纳米圆盘4散射出的光信号得到调制。
如图7所示，当外部调制电压处在+8V时，载流子掺杂导致单层二硫化钼激子的吸收减弱，使得等离激元与激子的相互耦合作用减弱，Fano共振减弱呈现“Off”状态，即在波段在640-670nm处散射光可以通过金属纳米圆盘辐射出去。然而，当外部调制电压处切换到-8V时，载流子掺杂效应将导致单层二硫化钼激子的吸收增强，使得等离激元与激子的相互耦合作用增强，Fano共振增强并呈现“On”状态，即在波段在640-670nm处散射光不能通过金属纳米圆盘辐射出去，因此，通过外部电压调控单层二硫化钼的光学性质可以实现对散射光信号的调制。
为了测量本单颗粒等离激元电光调制器的响应速率。我们基于平板电容器的充放电原理，利用函数发生器对电光调制器的底电极1和顶电极5之间施加一系列矩形波(幅值8V，周期1s，占空比50％)，测量该器件充放电过程中上升沿和下降沿的时间。如图8所示，上升沿和下降沿的时间均为～50ns，此时间即为我们调制器的最快响应速率。同时我们测量了电光调制器中二硫化钼时间分辨反射谱随调制信号的变化，如图9所示，利用函数发生器对电光调制器的底电极1和顶电极5之间施加一系脉冲电压(幅值8V，脉冲持续时间700ms)，测量电光调制器中二硫化钼的反射率随外加电压的变化，从图9中可看到，二硫化钼的光学性质表现出良好的可调行和稳定性，从侧面也印证了本单颗粒等离激元电光调制器的优良性能。
本发明是首次基于二硫化钼等过渡金属硫族化合物，在单颗粒水平上实现对散射光信号调制的电光调制器。它是通过电场效应控制单层过渡金属硫族化合物费米能级的变化，改变过渡金属硫族化合物中激子与金属纳米圆盘耦合作用，来实现对金属纳米圆盘散射出的光信号的电学调制。不同于传统的电光调制器制的调制波段，本发明的电光调制器制调制波段位于可见光区域，为今后可见光波段的电光调制器制提供了新的设计思路。光调制器制选用的材料是二硫化钼、二硫化钨、二硒化钼、二硒化钨，它们作为一种新型的半导体材料，具有载流子浓度可调，机械稳定性高，成本低廉和对环境容忍度大的优点。同时，上述实施例中，金纳米圆盘的尺度是在直径120nm左右，光学测量结果均是在金纳米圆盘与二硫化钼耦合区域得到的，所以我们在纳米尺度上实现了对散射光信号的电学调制，在器件小型化的今天，将具有广阔的市场前景。此外，本发明开创了这种基于过渡金属硫族化合物的单颗粒电光调制器的制备方法，过渡金属硫族化合物薄膜湿法转移技术以及电极套刻技术为这种单颗粒电光调制器的制备奠定了技术基础，制造工艺新颖独特、实现容易、成本简单，为本发明所述单颗粒电光调制器的推广提供了有力的基础。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，本领域的技术人员应当理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种单颗粒表面等离激元电光调制器，其特征在于，包括底电极、导电衬底、绝缘层、单层过渡金属硫族化合物、金属纳米结构和顶电极，其中：底电极位于导电衬底之下，绝缘层位于导电衬底上，单层过渡金属硫族化合物位于绝缘层上，金属纳米结构位于单层过渡金属硫族化合物上，顶电极位于单层过渡金属硫族化合物上但远离金属纳米结构区域；所述过渡金属硫族化合物表示为MX2，其中M＝Mo或W，X＝S或Se；该电光调制器具有平板电容型结构，底电极与顶电极分别与外部调制电压相连接，组成电光调制器的正负极，正负极之间由绝缘层隔开形成电容器。
2.如权利要求1所述的单颗粒表面等离激元电光调制器，其特征在于，所述绝缘层的材料选自下列物质中的一种或多种：SiO2、Al2O3、Hf2O和TiO2；所述导电衬底是Si衬底或导电玻璃衬底。
3.如权利要求1所述的单颗粒表面等离激元电光调制器，其特征在于，所述金属纳米结构的材质选自下列金属中的一种或多种：金、银、铂、铜和铝；厚度为30-50nm，水平方向上最大长度为100-200nm。
4.如权利要求3所述的单颗粒表面等离激元电光调制器，其特征在于，所述单层过渡金属硫族化合物为单层二硫化钼；所述金属纳米结构是厚度为30nm，半径为60nm的Au纳米圆盘。
5.如权利要求1所述的单颗粒表面等离激元电光调制器，其特征在于，所述底电极和顶电极为Ti/Au双层结构的金属电极，其中Ti的厚度为5-10nm，Au的厚度为70-80nm。
6.一种权利要求1～5中任意一项所述的单颗粒表面等离激元电光调制器的制备方法，包括以下步骤：
1)获得导电衬底及导电衬底上的绝缘层，并清洗导电衬底及绝缘层；
2)在导电衬底的底面制备底电极；
3)将制备的单层过渡金属硫族化合物转移到导电衬底上的绝缘层之上；
4)在单层过渡金属硫族化合物上制备金属纳米结构；
5)在单层过渡金属硫族化合物上远离金属纳米结构的地方制备顶电极；
6)将顶电极和底电极分别与外部调制电路相连接，实现偏压调控。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)直接使用SiO2/Si衬底，或者在导电衬底的一面制备绝缘层；步骤2)在导电衬底的底面利用电子束蒸发镀膜的方法制备金属电极作为底电极。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中：首先利用化学气相沉积方法在硅片上生长单层过渡金属硫族化合物，之后在生长过渡金属硫族化合物的一面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯并烘干，随后将其泡入氢氧化钾溶液中一段时间；接下来将悬浮在氢氧化钾溶液上的覆盖有聚甲基丙烯酸甲酯的过渡金属硫族化合物层用蒸馏水洗净，去除气泡和杂质后捞出并转移至步骤2)所得材料的绝缘层上；随后利用丙酮蒸汽去除过渡金属硫族化合物层上的聚甲基丙烯酸甲酯。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤4)和步骤5)中，所述金属纳米结构和顶电极利用电子束曝光的方法按照设计好的图案和尺寸分别形成于单层过渡金属硫族化合物上。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤6)通过点焊的工艺将底电极和顶电极分别与外部调制电路相连接。
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