CN110007538B - 一种过热保护的电致发光表面等离激元光源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，包括衬底层，设置于衬底层上的第一金属结构、第二金属结构所述第一金属结构与第二金属结构之间设置有波导狭缝，所述波导狭缝的底部设置有调节层，所述调节层的上方设置有发光层；该过热保护的电致发光表面等离激元光源，能够对表面等离激元光源进行自动的调节，避免因为持续发热而导致发光层的损坏，通过设置的调节层能够根据发光层的发热情况，能够间歇的切断发光层的电源，避免发光层因为持续发热而损坏。

Description

一种过热保护的电致发光表面等离激元光源
技术领域
本发明属于光源技术领域，具体涉及一种过热保护的电致发光表面等离激元光源。
背景技术
表面等离激元(SurfacePlasmons,SPs)是金属介质界面自由电子相干振荡形成的一种电磁表面波。由于SPs能够在亚波长范围内实现光的传输与操控，且能够在一些特殊的金属微纳结构中产生显著增强的局域光电场，因而它在生物传感器、表面拉曼散射增强及光子回路等众多领域都有着重要的应用。近年来，将贵金属纳米颗粒与半导体纳米结构复合得到光学上共振体系由于其具有不同于复合单体的独特优异性能引起了研究的热潮。金属纳米颗粒的局域表面等离激元引起的局域增强电磁场可以产生一系列的非线性效应，其与半导体量子点中激子耦合可对光吸收、光发射、纳米结构间的能量转移、新极化激元的产生进行调控，其中新极化激元的产生表明表面等离激元与激子进行强相互作用，也即进入了强耦合区。强耦合的表面等离激元与激子可以可逆地交流能量，其周期在飞秒量级，这在量子操控光子、单光子光源和晶体管、无阈值激射、超快全光开光和量子信息处理等领域有重要应用。
表面等离激元将电磁场限制于亚波长范围和局域电磁场强度极大增强的特性，使在室温和不需要闭合谐振腔的情况下就可得到强耦合。强耦合时表面等离激元和激子形成新的极化激元，在共振频率可观察到能级分裂，也即Rabi劈裂。现在大部分的研究集中于表面等离激元与染料或小分子中激子的强耦合，而与半导体量子点中激子强耦合研究地很少。半导体量子点相对于染料或小分子具有光电性质高度可调、吸收和荧光截面高、不易发生荧光漂白等一系列优点，必将成为新一代光电器件的核心材料。
但是，利用表面等离激元的光电器件存会产生大量的热，长期使用会损坏材料，如果对散热进行调控非常的重要。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有过热保护功能的电致发光表面等离激元光源。
为此，本发明提供了一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，包括衬底层，设置于衬底层上的第一金属结构、第二金属结构所述第一金属结构与第二金属结构之间设置有波导狭缝，所述波导狭缝的底部设置有调节层，所述调节层的上方设置有发光层。
所述发光层的高度低于第一金属结构或第二金属结构的高度。
所述调节层为热膨胀材料制成。
所述热膨胀材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
所述发光层为量子阱层。
所述量子阱层为GaAs或InGaAs制成。
所述量发光层的厚度为50nm～80nm。
所述第一金属块、第二金属结构均是由金或银或铜制成。
所述调节层的厚度为60nm～100nm。
所述调节层与发光层的接触面为中心在上方的圆弧面。
本发明的有益效果：本发明提供的这种过热保护的电致发光表面等离激元光源，能够对表面等离激元光源进行自动的调节，避免因为持续发热而导致发光层的损坏，通过设置的调节层能够根据发光层的发热情况，能够间歇的切断发光层的电源，避免发光层因为持续发热而损坏。
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是热保护的电致发光表面等离激元光源结构示意图一。
图2是热保护的电致发光表面等离激元光源结构示意图二。
图中：1、衬底层；2、第一金属结构；3、第二金属结构；4、调节层；5、发光层；6、波导狭缝。
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
本实施例提供了一种如图1所示的过热保护的电致发光表面等离激元光源，包括衬底层1，衬底层1主要作用是起到支撑作用，因此，衬底层1可以选择使用二氧化硅制成；设置于衬底层1上的第一金属结构2、第二金属结构3，所述第一金属结构2与第二金属结构3之间设置有波导狭缝6，同时，第一金属结构2与第二金属结构3还作为外接电源的电极，与外接电源的正极、负极电连接，所述波导狭缝6的底部设置有调节层4，所述调节层4的上方设置有发光层5，发光层5的两端分别与第一金属结构2、第二金属结构3接触，这样就形成了电源回路，在外接电源的作用下，发光层5能够发光，所产生的光沿着波导狭缝6进行传播；发光层5在发光的时候，也会产生很多热量，热量被设置在发光层5下方的调节层4吸收，调节层4在吸收热量后会体积膨胀，从而挤压第一金属结构2与第二金属结构3，导致发光层5与第一金属结构2或第二金属结构3无法接触，这就使得所形成的电路回路被切断，从而避免发光层5持续发热，损坏发光层5，这样调节层4就会散失所吸收的热量，回到最初的体积状态，从而使得第一金属结构2与第二金属结构3也回到最初状态，这样在发光层5的两端又与第一金属结构2、第二金属结构3接触，从而形成回路，发光层5继续发光，重复上述过程，发光层5就会间歇性发光，从而避免因为持续发热而导致发光层5的损坏，这样，通过设置的调节层4能够根据发光层5的发热情况，能够间歇的切断发光层5的电源，实现了自我保护，避免发光层4因为持续发热而损坏。
所述发光层5的高度低于第一金属结构2或第二金属结构3的高度。
进一步的，所述调节层4为热膨胀材料制成，具体的可以为聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸甲酯具有很好的透光性，而且机械强度较高，其热膨胀特性随温度变化非常的显著，因此，在吸收热的情况下，能够很好的分离发光层5所加载的电源，从而避免发光层5持续发热，造成损坏。
进一步的，所述发光层5为量子阱层。
进一步的，所述量子阱层由可发光的氧化物制成，例如GaAs或InGaAs制成。
进一步的，所述量发光层5的厚度为50nm～80nm，优先可以选择50nm、55nm、60nm、70nm等。
进一步的，所述第一金属块2、第二金属结构3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。
进一步的，所述调节层4的厚度为60nm～100nm，，优先可以选择60nm、70nm、80nm、90nm等。
实施例2
在上述实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图2所示的热保护的电致发光表面等离激元光源，包括衬底层1，衬底层1主要作用是起到支撑作用，因此，衬底层1可以选择使用二氧化硅制成；设置于衬底层1上的第一金属结构2、第二金属结构3，所述第一金属结构2与第二金属结构3之间设置有波导狭缝6，同时，第一金属结构2与第二金属结构3还作为外接电源的电极，与外接电源的正极、负极电连接，所述波导狭缝6的底部设置有调节层4，所述调节层4的上方设置有发光层5，发光层5的两端分别与第一金属结构2、第二金属结构3接触，形成了电源回路；所述调节层4与发光层5的接触面为中心在上方的圆弧面，这样发光层5与第一金属结构2、第二金属结构3接触的面积较小，有利于调节层4进行调节，在外接电源的作用下，发光层5能够发光，所产生的光沿着波导狭缝6进行传播；发光层5在发光的时候，也会产生很多热量，热量被设置在发光层5下方的调节层4吸收，调节层4在吸收热量后会体积膨胀，从而挤压第一金属结构2与第二金属结构3，导致发光层5与第一金属结构2或第二金属结构3更容易断开接触，使得所形成的电路回路被切断，从而避免发光层5持续发热，损坏发光层5，这样调节层4就会散失所吸收的热量，回到最初的体积状态，从而使得第一金属结构2与第二金属结构3也回到最初状态，这样在发光层5的两端又与第一金属结构2、第二金属结构3接触，从而形成回路，发光层5继续发光，重复上述过程，发光层5就会间歇性发光，从而避免因为持续发热而导致发光层5的损坏，这样，通过设置的调节层4能够根据发光层5的发热情况，能够间歇的切断发光层5的电源，实现了自我保护，避免发光层4因为持续发热而损坏。
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)

1.一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：包括衬底层（1），设置于衬底层（1）上的第一金属结构（2）和设置于衬底层（1）上的第二金属结构（3），所述第一金属结构（2）与第二金属结构（3）之间设置有波导狭缝（6），所述波导狭缝（6）的底部设置有热膨胀材料层（4），所述热膨胀材料层（4）的上方设置有发光层（5）。
2.如权利要求1所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述发光层（5）的高度低于第一金属结构（2）或第二金属结构（3）的高度。
3.如权利要求1所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述热膨胀材料层（4）为热膨胀材料制成。
4.如权利要求3所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述热膨胀材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
5.如权利要求1所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述发光层（5）为量子阱层。
6.如权利要求5所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述量子阱层为GaAs或InGaAs制成。
7.如权利要求1所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述发光层（5）的厚度为50nm～80nm。
8.如权利要求1所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述第一金属块（2）、第二金属结构（3）均是由金或银或铜制成。
9.如权利要求1所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述热膨胀材料层（4）的厚度为60nm～100nm。
10.如权利要求1所述的一种过热保护的电致发光表面等离激元光源，其特征在于：所述热膨胀材料层（4）与发光层（5）的接触面为中心在上方的圆弧面。
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