CN109802301A - 一种电驱动表面拉曼增强光源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电驱动表面拉曼增强光源，包括衬底层，所述衬底层上方设置有金属层，所述金属层的上方设置有量子阱层，所述量子阱层的上方设置有金属网状层，所述金属网状层上设置有金属纳米柱；电驱动表面拉曼增强光源，将表面增强拉曼散射效应光源与发生表面增强拉曼散射效应的结构结合，使得进行表面增强拉曼散射效应研究的时候，不需要对光源进行耦合，光源所产生的光波，可以直接在表面增强拉曼散射效应的结构中传播，能量损失小，节省了时间，避免了频繁进行耦合所造成的细微差异，有利于提高表面增强拉曼散射效应研究的精度。
Description
技术领域
本发明属表面拉曼光源技术领域，具体涉及一种电驱动表面拉曼增强光源。
背景技术
表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering，简称SERS)，用通常的拉曼光谱法测定吸附在胶质金属颗粒如银、金或铜表面的样品，或吸附在这些金属片的粗糙表面上的样品。
表面增强拉曼散射(SERS)效应是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中,在激发区域内,由于样品表面或近表面的电磁场的增强导致吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射(NRS)信号大大增强的现象。表面增强拉曼克服了拉曼光谱灵敏度低的缺点,可以获得常规拉曼光谱所不易得到的结构信息,被广泛用于表面研究、吸附界面表面状态研究、生物大小分子的界面取向及构型、构象研究、结构分析等,可以有效分析化合物在界面的吸附取向、吸附态的变化、界面信息等。
现有的表面增强拉曼散射效应需要使用外部光源进行照射，在特定金属结构上发生表面增强拉曼散射(SERS)效应，每次使用都要将光源与发生表面增强拉曼散射效应的结构进行波导耦合，会浪费时间，每次进行操作，均有细微的差异，容易影响精度。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是解决现有表面增强拉曼散射效应光源与发生表面增强拉曼散射效应的结构分开设置存在的不足。
为此，本发明提供了一种电驱动表面拉曼增强光源，包括衬底层，所述衬底层上方设置有金属层，所述金属层的上方设置有量子阱层，所述量子阱层的上方设置有金属网状层，所述金属网状层上设置有多个周期排列的金属纳米柱。
所述量子阱层与金属网状层之间海设置有P型欧姆接触层。
所述衬底层上还设置有包裹套，该包裹套设置于由金属层、量子阱层、金属网状层构成的多层结构的外围。
所述包裹套为二氧化锰。
所述包裹套分为绝缘层、挡光层；所述挡光层设置于绝缘层的外围。
所述衬底层的厚度为100mm～500mm。
所述金属层的厚度为100mm～500mm。
所述量子阱层为GaAs或InGaAs制成。
所述量子阱层的厚度为50nm～80nm。
所述金属网状层的网孔半径为60nm～90nm。
本发明的有益效果：本发明提供的这种电驱动表面拉曼增强光源，将表面增强拉曼散射效应光源与发生表面增强拉曼散射效应的结构结合，使得进行表面增强拉曼散射效应研究的时候，不需要对光源进行耦合，光源所产生的光波，可以直接在表面增强拉曼散射效应的结构中传播，能量损失小，节省了时间，避免了频繁进行耦合所造成的细微差异，有利于提高表面增强拉曼散射效应研究的精度。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是电驱动表面拉曼增强光源的结构示意图。
图中：1、衬底层；2、金属层；3、量子阱层；4、金属网状层；5、金属纳米柱；6、P型欧姆接触层；7、包裹套；8、绝缘层；9、挡光层。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
为了现有表面增强拉曼散射效应光源与发生表面增强拉曼散射效应的结构分开设置存在的不足。本实施例提供了一种如图1所示的电驱动表面拉曼增强光源，包括主要起支撑作用的衬底层1，所述衬底层1上方设置有作为电源负极的金属层2，所述金属层2的上方设置有量子阱层3，量子阱层3的作用主要是在通电的条件下可以发光；所述量子阱层3的上方设置有金属网状层4，金属网状层4用于作为电源正极，并且可以保证量子阱成所发出的光可以通过该网状电极与金属棒相互作用，所述金属网状层4上设置有多个周期排列的金属纳米柱5，金属纳米柱5用于产生生面增强拉曼散射效应，所述金属纳米柱5由金或银或铜制成，金属纳米柱5的高度为40nm～80nm，半径为10nm～30nm，例如当金属网状层4的网孔半径为80nm时，可以选择金属纳米柱5的高度为40nm，金属纳米柱5的半径为20nm。
进一步的，上述的金属纳米柱5的排列周期可以是方形，间隔的距离为60nm～90nm。
进一步的，所述量子阱层3与金属网状层4之间还设置有P型欧姆接触层6，所述P型欧姆接触层6由P型半导体组成，可以提供导电的电子空穴，P型欧姆接触层6的厚度为10nm～30nm。
所述衬底层1上还设置有包裹套7，该包裹套7设置于由金属层2、量子阱层3、金属网状层4构成的多层结构的外围，包裹套7主要起着挡光、绝缘的作用，因此，包裹套7可以由挡光性、绝缘性优良的为二氧化锰制成。
另外，所述包裹套7还可分为绝缘层8、挡光层9；并且所述挡光层9设置于绝缘层8的外围；绝缘层8可以由SiO2，挡光层9可以由Si制成。
所述衬底层1的厚度为100mm～500mm，优先的选择为100mm、200mm、300mm、400mm等。
所述金属层2的厚度为100mm～500mm，优先的选择为100mm、200mm、300mm、400mm等。
所述量子阱层3由可发光的氧化物制成，例如GaAs或InGaAs制成；所述量子阱层3的厚度为50nm～80nm，优先可以选择50nm、55nm、60nm、70nm等。
所述金属网状层4的网孔半径为60nm～90nm，优先可以选择60nm、70nm、80nm、90nm等。
所述金属层2、金属网状层4均是由导电性良好的金属制成，比较常用的是金、银、铜，可以在节省成本的前提下，选择适合的厚度。
实际应用的时候，将第金属网状层4与外接电源的正极连接，将金属层2与外接电源的负正极连接，就可以使得量子阱层3发光，所发出的光波经过金属网状层4后传播到金属纳米柱5，从而在金属纳米柱5处产生表面增强拉曼散射效应，不仅能量的损失少，而且不需要使用耦合器进行耦合，节省了时间，避免了频繁进行耦合所造成的细微差异，有利于提高表面增强拉曼散射效应研究的精度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：包括衬底层(1)，所述衬底层(1)上方设置有金属层(2)，所述金属层(2)的上方设置有量子阱层(3)，所述量子阱层(3)的上方设置有金属网状层(4)，所述金属网状层(4)上设置有多个周期排列的金属纳米柱(5)。
2.如权利要求1所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述量子阱层(3)与金属网状层(4)之间海设置有P型欧姆接触层(6)。
3.如权利要求1所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述衬底层(1)上还设置有包裹套(7)，该包裹套(7)设置于由金属层(2)、量子阱层(3)、金属网状层(4)构成的多层结构的外围。
4.如权利要求3所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述包裹套(7)为二氧化锰。
5.如权利要求3所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述包裹套(7)分为绝缘层(8)、挡光层(9)；所述挡光层(9)设置于绝缘层(8)的外围。
6.如权利要求1所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述衬底层(1)的厚度为100mm～500mm。
7.如权利要求1所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述金属层(2)的厚度为100mm～500mm。
8.如权利要求1所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述量子阱层(3)为GaAs或InGaAs制成。
9.如权利要求1所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述量子阱层(3)的厚度为50nm～80nm。
10.如权利要求1所述的一种电驱动表面拉曼增强光源，其特征在于：所述金属网状层(4)的网孔半径为60nm～90nm。
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