CN110534880A - 单个纳米颗粒光散射电调控天线及制备、电调控的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种单个纳米颗粒光散射电调控天线及制备、电调控的方法，利用飞秒液相激光熔蚀单晶硅片制备出了尺寸不同的Si纳米颗粒，再利用无掩模光刻和聚焦离子束刻蚀结合，制备出叉指电极，然后通过Si纳米颗粒的自组装技术，将Si纳米颗粒搭载在两叉指电极中间，形成电调控天线，通过在两叉指电极两端施加电压，便可测得单个Si纳米颗粒光散射的变化。本发明制备方法能够简易快速地制备Si纳米颗粒并实现电调控天线的自组装，所制备的Si纳米颗粒电调控天线具有纳米尺度，集成多个单个Si纳米颗粒，采用该Si纳米颗粒电调控天线能对单个Si纳米颗粒光散射进行精确的调控，该调控方法能够引起光学响应的明显变化，调控幅度更大。
Description
技术领域
本发明属于纳米尺度散射天线的电调控技术领域，涉及一种单个纳米颗粒光散射电调控天线及制备、电调控的方法。
背景技术
电调控的纳米光子学器件能够将电学和光学性质结合，为实现动态调控光子学器件带来可能。传统的光电调制主要基于硅基微结构制备技术，通过施加栅极电压实现载流子注入，改变光波导的性质，从而影响光学信号。然而这种方法需要复杂的微纳加工，且器件面积较大，难以实现小尺度集成。至于如何实现对单个纳米颗粒光学响应的电调控更是鲜有研究。我们注意到，硅纳米结构由于高折射率和低损耗等特点，能在可见光波段产生独特的磁偶极共振和方向性的散射。较之等离激元结构，硅纳米结构可以实现更强的光散射和更弱的热耗散。因此，如何实现对单个硅纳米颗粒光散射的电调节具有重要意义。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种单个纳米颗粒光散射电调控天线及制备、电调控的方法，该制备方法能够简易快速地制备Si纳米颗粒并实现电调控天线的自组装，所制备的Si纳米颗粒电调控天线具有纳米尺度，集成多个单个Si纳米颗粒，采用该Si纳米颗粒电调控天线能对单个Si纳米颗粒光散射进行精确的调控，该调控方法能够引起光学响应的明显变化，调控幅度更大。
本发明所采用的技术方案是，单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，按照如下步骤进行：
步骤S1：将切割好的单晶硅片，置于石英槽内，紧贴石英槽侧壁抛光面朝外竖直放置，然后往石英槽中注入去离子水，使去离子水没过硅片的上边沿；
步骤S2：调节飞秒激光器的光路，先通过全反射镜将激光光束对准石英槽方向，然后选择焦距与石英槽长度匹配的聚焦透镜，将激光光束的焦点聚焦在单晶硅片靶心；
步骤S3：开启飞秒激光器，在飞秒激光的作用下，单晶硅片进行液体环境中的脉冲激光熔蚀反应，形成纳米晶核，在液体环境中成长为纳米颗粒；
步骤S4：反应一段时间后，关闭飞秒激光器，收集Si纳米颗粒悬浊液，装入收纳容器中保存；
步骤S5：利用无掩模光刻技术在Si/SiO2衬底上进行微米尺度加工，光刻数个大矩形，两个大矩形之间光刻小矩形将两个大矩形连接，然后通过电子束蒸镀在小矩形区域依次镀5nm钛膜和100nm金膜；
步骤S6：利用FIB刻蚀技术在小矩形区域进行纳米尺度加工，刻蚀两两之间间距为100nm-200nm纳米条作为叉指电极，刻蚀深度大于105nm；
步骤S7：将制备好的Si纳米颗粒悬浊液用去离子水稀释后，滴到拥有叉指电极的Si/SiO2衬底上，然后在90oC-110oC温度下加热，在蒸发过程中，Si纳米颗粒被悬空搭载在两叉指电极中间，成为电调控天线。
进一步的，步骤S1中所述单晶硅片为轻掺硅片，切割成1.5cm×1.5cm尺寸，所述石英槽为2cm×2cm×10cm的矩形石英槽。
进一步的，步骤S2中所述激光聚焦至硅片靶心的光斑直径为0.5cm，硅片靶心距离焦点2cm。
进一步的，步骤S3中所述激光器的脉冲激光波长为800nm，重复频率为1kHz，脉冲宽度为35fs，单脉冲能量为4mJ。
进一步的，步骤S4中所述反应10min。
进一步的，步骤S5中所述Si/SiO2衬底氧化层厚度为300nm，所述大矩形长宽尺寸应在100μm以上，所述小矩形尺寸为10μm×10μm，间距3μm以上。
进一步的，步骤S6中所采用的仪器为SEM-FIB双束工作站，FIB刻蚀过程中镓离子的束流为20pA。
进一步的，步骤S7中所Si纳米颗粒悬浊液稀释浓度不宜过高也不宜过低，以在一个叉指电极区域存在小于5个Si纳米颗粒为宜。
采用单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法所制备的电调控天线，包括叉指电极，所述叉指电极之间悬空搭载Si纳米颗粒，叉指电极两边为电极板。
采用电调控天线进行电调控的方法，通过在叉指电极两边的大矩形电极板上运用探针施加直流电压，电压从0V到1.5V按每次0.3V增加，通过暗场物镜收集Si纳米颗粒的散射光，而后散射光经过单色仪前的狭缝，并通过单色仪内部的衍射光栅，将不同波长的光在空间上展开，并最终投射到电感耦合器件探测器上形成光谱。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明采用液相飞秒脉冲激光熔蚀法成功制备了具有不同尺寸的Si纳米颗粒，再利用自组装技术和微纳加工结合，成功将单个Si纳米颗粒组装在两个叉指电极中间，该制备方法操作简单，能快速获得单个Si纳米颗粒电调控天线。
2、本发明电调控天线结构紧凑，能够实现直流电信号对暗场光散射信号的调节，能够对单个Si纳米颗粒光散射进行精确的调控；该电调控天线具有纳米尺度，能够在极小的尺度下实现光电信号的转换，利于今后的光学集成；通过叉指电极平台的应用，使得可以在一个器件内集成多个单个Si纳米颗粒，从而构成电调控的像素阵列，为今后显示和传感等应用带来可能。
3、本发明提出了叉指电极调控单个Si纳米颗粒散射光谱变化的机理，并通过理论分析和仿真模拟，明确了界面载流子注入在调控过程中的重要作用，该调控方法能够引起光学响应的明显变化，比起传统的光电调控方式调控幅度更大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的电调控Si纳米颗粒的制备示意图。
图2a为本发明的小放大倍数下的未进行FIB刻蚀的金纳米膜。
图2b为本发明的大放大倍数下的未进行FIB刻蚀的金纳米膜。
图2c为本发明的FIB刻蚀后的叉指电极。
图2d为本发明的大放大倍数下的FIB刻蚀后的叉指电极。
图2e为本发明的加过高电压（>2V）烧掉的叉指电极。
图3a为通过飞秒液相激光熔蚀所制备出的Si纳米颗粒的SEM图。
图3b为本发明的通过纳米颗粒自组装所构建的电控纳米天线。
图3c为大放大倍数的叉指电极所搭载Si纳米颗粒的具体形貌SEM图。
图4为本发明的电控散射探测表征装置图以及电压引起界面电子注入的机理图。
图5a为本发明的有代表性的电控散射实验数据其一。
图5b为本发明的有代表性的电控散射实验数据其二。
图6a为通过特鲁德模型计算的，不同载流子浓度注入情形下，Si纳米颗粒光学参数的变化。
图6b为未掺杂和加电掺杂后被叉指电极搭载的Si纳米颗粒的近场光学特性模拟。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例在构建电调控单颗粒光学纳米天线时，主要分为三步进行，具体是采用飞秒激光器1（掺钛蓝宝石自锁模激光器+OPO放大器）配合全反射镜和聚焦透镜对石英槽2内的单晶硅片样品进行熔蚀。经过约10min的熔蚀过程，利用滴管将Si纳米颗粒悬浊液收集到容器3中保存。利用无掩模光刻、电子束蒸镀以及FIB刻蚀技术制备纳米尺度叉指电极4。通过自组装将适宜尺寸的Si纳米颗粒5搭载在两叉指电极之间，通过探针6施加正负偏压，从而进行电控单个纳米颗粒光散射的表征。
以下为本实施例制备Si纳米颗粒电调控天线的具体过程，按照如下步骤进行：
步骤S1：选择厚度为0.5mm的轻掺单晶硅片，将单晶硅片切割成1.5cm×1.5cm尺寸规格，置于2cm×2cm×10cm的矩形石英槽内，紧贴石英槽右侧壁抛光面朝外竖直放置，然后往石英槽中注入去离子水，使去离子水没过硅片的上边沿；
上述步骤中单晶硅片可以为N型掺杂、P型掺杂或本征硅片，但不可重掺，通过试验验证，重掺硅片经过激光熔蚀产生的Si纳米颗粒会伴随许多絮状物，影响后续实验。反应容器采用2cm×2cm×10cm的矩形石英槽，可以保证容器中去离子水的体积适中，在10min的熔蚀过程所产生的Si纳米颗粒胶体能够充分分散，不会遮挡激光光束。
步骤S2：调节飞秒激光器的光路，先通过全反射镜将激光光束对准石英槽方向，然后选择焦距为10cm左右的聚焦透镜，将激光光束的焦点聚焦在单晶硅片靶心，激光聚焦至靶材表面的光斑直径为0.5cm，硅片靶心距离焦点2cm。
上述步骤中激光聚焦至硅片靶心的光斑直径为0.5cm，硅片靶心距离焦点2cm的欠聚焦状态下，可确保激光作用在单位面积上有适宜的能量，能够获得尺寸更大（直径100nm-200nm）且更加规则的Si纳米球体。
步骤S3：开启飞秒激光器，脉冲激光波长为800nm，重复频率为1kHz，脉冲宽度为35fs，单脉冲能量为4mJ，在飞秒激光的作用下，单晶硅片进行液体环境中的脉冲激光熔蚀反应，形成纳米晶核，在液体环境中成长为Si纳米颗粒。
步骤S4：反应10min后，关闭飞秒激光器，收集Si纳米颗粒悬浊液，装入离心管中保存。
上述反应持续10min，悬浮液呈黄褐色，可以制备得到的Si纳米颗粒呈球体。
步骤S5：利用无掩模光刻技术在氧化层厚度为300nm的Si/SiO2衬底上进行微米尺度加工，光刻数个长宽尺寸在100μm以上的大矩形，两个大矩形之间光刻10μm×10μm小矩形将两个大矩形连接，小矩形间距3μm以上，然后通过电子束蒸镀在光刻区域（小矩形与大矩形区域）依次镀5nm钛膜和100nm金膜。
上述步骤中Si/SiO2衬底氧化层厚度为300nm为宜，以确保不会对上方结构的光学响应产生干扰。大矩形长宽尺寸应在100μm以上，确保用于施加电压的探针可以压在大矩形电极上。小矩形尺寸的选择主要是对后续FIB刻蚀和Si纳米颗粒自组装过程的综合考量，若尺寸太小，Si纳米颗粒搭载上去的概率比较低，若尺寸太大，FIB刻蚀时间过长，所以小矩形尺寸以在10μm×10μm附近为宜。小矩形间距应在3μm以上，避免叉指电极区域之间产生干扰，同时提高光刻的精度。
步骤S6：利用SEM-FIB双束工作站，镓离子的束流为20pA，在小矩形金膜区域进行纳米尺度加工，刻蚀两两之间间距为100nm-200nm的纳米条作为叉指电极，刻蚀深度大于105nm。
上述步骤中叉指电极后续用来搭载的Si纳米颗粒的尺寸为100-200nm，所以叉指电极宽度过宽过窄都会导致Si纳米颗粒无法有效放入叉指电极之间，所以其间距应为100nm-200nm。刻蚀深度要求大于105nm，需要将钛金层切断，确保两叉指电极之间绝缘。
步骤S7：将制备好的Si纳米颗粒悬浊液用去离子水稀释，Si纳米颗粒悬浊液稀释浓度不宜过高也不宜过低，确保一个叉指电极区域不会出现Si纳米颗粒团簇从而影响测量，以在一个10μm×10μm的叉指电极区域存在小于5个Si纳米颗粒为宜，然后将稀释液滴到拥有叉指电极的Si/SiO2衬底上，然后在90oC-110oC温度下加热，在蒸发过程中，在毛细力的作用下Si纳米颗粒容易陷在两叉指电极中间，被悬空搭载在两叉指电极中间，成为电调控叉指天线。
按照上述制备方法最终获得了电调控叉指天线，如图1右边示意图所示，电调控叉指天线包括小矩形区域刻蚀所形成的叉指电极，叉指电极之间悬空搭载Si纳米颗粒，叉指电极两边为大矩形所形成的电极板，通过对电极板施加电压进行单个Si纳米颗粒光散射的电调控。
实施例1
步骤S1：选择厚度为0.5mm的轻掺单晶硅片，将单晶硅片切割成1.5cm×1.5cm尺寸规格，置于2cm×2cm×10cm的矩形石英槽内，紧贴石英槽右侧壁抛光面朝外竖直放置，然后往石英槽中注入去离子水，使去离子水没过硅片的上边沿。
步骤S2：调节飞秒激光器的光路，先通过全反射镜将激光光束对准石英槽方向，然后选择焦距为10cm的聚焦透镜，将激光光束的焦点聚焦在单晶硅片靶心，激光聚焦至靶材表面的光斑直径为0.5cm，硅片靶心距离焦点2cm。
步骤S3：开启飞秒激光器，脉冲激光波长为800nm，重复频率为1kHz，脉冲宽度为35fs，单脉冲能量为4mJ，在飞秒激光的作用下，单晶硅片进行液体环境中的脉冲激光熔蚀反应，形成纳米晶核，在液体环境中成长为Si纳米颗粒。
步骤S4：反应10min后，关闭飞秒激光器，收集Si纳米颗粒悬浊液，装入离心管中保存。
步骤S5：利用无掩模光刻技术在氧化层厚度为300nm的Si/SiO2衬底上进行微米尺度加工，光刻数个尺寸为100μm×100μm的大矩形，两个大矩形之间光刻10μm×10μm小矩形将两个大矩形连接，小矩形间距为5μm，然后通过电子束蒸镀在光刻区域依次镀5nm钛膜和100nm金膜。
步骤S6：利用SEM-FIB双束工作站，镓离子的束流为20pA，在小矩形金膜区域进行纳米尺度加工，刻蚀两两之间间距为100nm的纳米条作为叉指电极，刻蚀深度为110nm。
步骤S7：将制备好的Si纳米颗粒悬浊液用去离子水稀释，Si纳米颗粒悬浊液稀释浓度以在一个10μm×10μm的叉指电极区域存在小于5个Si纳米颗粒为宜，然后将稀释液滴到拥有叉指电极的Si/SiO2衬底上，然后在90oC温度下加热，在蒸发过程中，Si纳米颗粒被悬空搭载在两叉指电极中间，成为电调控天线。
实施例2
步骤S1：选择厚度为0.5mm的轻掺单晶硅片，将单晶硅片切割成1.5cm×1.5cm尺寸规格，置于2cm×2cm×10cm的矩形石英槽内，紧贴石英槽右侧壁抛光面朝外竖直放置，然后往石英槽中注入去离子水，使去离子水没过硅片的上边沿。
步骤S2：调节飞秒激光器的光路，先通过全反射镜将激光光束对准石英槽方向，然后选择焦距为10cm的聚焦透镜，将激光光束的焦点聚焦在单晶硅片靶心，激光聚焦至靶材表面的光斑直径为0.5cm，硅片靶心距离焦点2cm。
步骤S3：开启飞秒激光器，脉冲激光波长为800nm，重复频率为1kHz，脉冲宽度为35fs，单脉冲能量为4mJ，在飞秒激光的作用下，单晶硅片进行液体环境中的脉冲激光熔蚀反应，形成纳米晶核，在液体环境中成长为Si纳米颗粒。
步骤S4：反应10min后，关闭飞秒激光器，收集Si纳米颗粒悬浊液，装入离心管中保存。
步骤S5：利用无掩模光刻技术在氧化层厚度为300nm的Si/SiO2衬底上进行微米尺度加工，光刻数个尺寸为110μm×110μm的大矩形，两个大矩形之间光刻10μm×10μm小矩形将两个大矩形连接，小矩形间距3μm，然后通过电子束蒸镀在光刻区域依次镀5nm钛膜和100nm金膜。
步骤S6：利用SEM-FIB双束工作站，镓离子的束流为20pA，在小矩形金膜区域进行纳米尺度加工，刻蚀两两之间间距为150nm的纳米条作为叉指电极，刻蚀深度为105nm。
步骤S7：将制备好的Si纳米颗粒悬浊液用去离子水稀释，Si纳米颗粒悬浊液稀释浓度以在一个10μm×10μm的叉指电极区域存在小于5个Si纳米颗粒为宜，然后将稀释液滴到拥有叉指电极的Si/SiO2衬底上，然后在100oC温度下加热，在蒸发过程中，Si纳米颗粒被悬空搭载在两叉指电极中间，成为电调控天线。
实施例3
步骤S1：选择厚度为0.5mm的轻掺单晶硅片，将单晶硅片切割成1.5cm×1.5cm尺寸规格，置于2cm×2cm×10cm的矩形石英槽内，紧贴石英槽右侧壁抛光面朝外竖直放置，然后往石英槽中注入去离子水，使去离子水没过硅片的上边沿。
步骤S2：调节飞秒激光器的光路，先通过全反射镜将激光光束对准石英槽方向，然后选择焦距为10cm左右的聚焦透镜，将激光光束的焦点聚焦在单晶硅片靶心，激光聚焦至靶材表面的光斑直径为0.5cm，硅片靶心距离焦点2cm。
步骤S3：开启飞秒激光器，脉冲激光波长为800nm，重复频率为1kHz，脉冲宽度为35fs，单脉冲能量为4mJ，在飞秒激光的作用下，单晶硅片进行液体环境中的脉冲激光熔蚀反应，形成纳米晶核，在液体环境中成长为Si纳米颗粒。
步骤S4：反应10min后，关闭飞秒激光器，收集Si纳米颗粒悬浊液，装入离心管中保存。
步骤S5：利用无掩模光刻技术在氧化层厚度为300nm的Si/SiO2衬底上进行微米尺度加工，光刻数个为120μm×120μm的大矩形，两个大矩形之间光刻10μm×10μm小矩形将两个大矩形连接，小矩形间距为5μm，然后通过电子束蒸镀在光刻区域依次镀5nm钛膜和100nm金膜。
步骤S6：利用SEM-FIB双束工作站，镓离子的束流为20pA，在小矩形金膜区域进行纳米尺度加工，刻蚀两两之间间距为200nm的纳米条作为叉指电极，刻蚀深度为120nm。
步骤S7：将制备好的Si纳米颗粒悬浊液用去离子水稀释，Si纳米颗粒悬浊液稀释浓度以在一个10μm×10μm的叉指电极区域存在小于5个Si纳米颗粒为宜，然后将稀释液滴到拥有叉指电极的Si/SiO2衬底上，然后在110oC温度下加热，在蒸发过程中，Si纳米颗粒被悬空搭载在两叉指电极中间，成为电调控天线。
本申请对实施例1中电调控叉指天线的制备过程进行了详细的扫描电子显微镜分析。其中，图2a~2b是微米尺度加工后金膜样品的SEM图像，是在小矩形上进行刻蚀，图中浅色区域为沉积钛金膜的大矩形和小矩形区域，深色区域为裸露的Si/SiO2衬底，大矩形平板金电极由数个较窄的小矩形区域连接起来。图2c是经过FIB刻蚀后的样品，所选取连接区域被加工成纳米尺度的叉指电极，而其他区域则被刻断，保持断路；图2d为叉指电极大倍数的SEM图像，可以看出叉指电极的具体尺寸和间距，其尺寸主要取决于FIB刻蚀过程中的参数选择。由于纳米叉指电极的间距非常近，电压过大会导致发热和烧坏电路，如图2e，当电压在2V以上时，叉指电极有烧坏风险。
将实施例1制备出来的Si纳米颗粒滴到普通衬底上，加热蒸干，我们可以得到Si纳米颗粒聚集体如图3a所示，通过尺寸测量，可得知Si纳米颗粒的尺寸分布在70-200nm之间，形状多为规则球体。图3b为搭载了Si纳米颗粒后的叉指电极样品，圆圈标注了若干典型的Si纳米颗粒天线的位置。图3c中的大倍数SEM给出了Si纳米颗粒的详细形貌特征，以及其与叉指电极的接触情况。实验中，我们只选择与叉指电极有良好接触的样品。
如图4为Si纳米颗粒电调控散射测量的装置示意图以及实现电调控光散射的机理。如图4左边示意图所示，Si纳米颗粒的散射通过暗场物镜收集，物镜的放大倍数为100倍，数值孔径（NA）为0.8。而后散射光经过单色仪前的狭缝，并通过单色仪内部的衍射光栅，将不同波长的光在空间上展开，并最终投射到电感耦合器件（CCD）探测器上形成光谱。如图4所示右边示意图所示，界面处的电子和空穴注入，是电压下产生光谱变化的原因。
图5a为电压为0V，0.3V，0.6V，0.9V，1.2V以及1.5V下的单个Si纳米颗粒的散射光谱，可以看出光谱的强度衰减，尤其是在波长650nm处，与此同时，散射谱发生蓝移。图5b为另一尺寸Si纳米颗粒在叉指电极中间所表现出的散射光谱，同样地，当电压由0V增加到1.5V时，散射光谱强度降低并发生蓝移。
通过实验结果可以得出结论，散射光谱的改变量可达50%以上，这远远超过了利用传统栅极电压调控所引起的光学参数改变量。
通过广泛文献报道，已知硅材料的折射率或介电常数数据，电调控所引起的额外载流子浓度变化可以视作自由电子，并可采用特鲁德模型来描述。如图6a，我们理论计算了当载流子浓度从未掺杂状态逐步增加到2×1020cm-3这一过程中的介电常数变化，并与硅材料的原始数据叠加。通过计算可以发现，当波长大于600nm后，载流子注入引起的折射率变化更加显著，这便可以解释上述实验光谱的变化。图6b是模拟所得的放置在叉指电极间的Si纳米颗粒的磁场分布。由于叉指电极等离激元模式与Si纳米颗粒的耦合，共振模式主要分布在界面。当改变界面处的载流子浓度参数，其磁场强度发生明显的变化，进一步证明了电压下载流子注入对近场和远场光学响应的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
步骤S1：将切割好的单晶硅片，置于石英槽内，紧贴石英槽侧壁抛光面朝外竖直放置，然后往石英槽中注入去离子水，使去离子水没过硅片的上边沿；
步骤S2：调节飞秒激光器的光路，先通过全反射镜将激光光束对准石英槽方向，然后选择焦距与石英槽长度匹配的聚焦透镜，将激光光束的焦点聚焦在单晶硅片靶心；
步骤S3：开启飞秒激光器，在飞秒激光的作用下，单晶硅片进行液体环境中的脉冲激光熔蚀反应，形成纳米晶核，在液体环境中成长为纳米颗粒；
步骤S4：反应一段时间后，关闭飞秒激光器，收集Si纳米颗粒悬浊液，装入收纳容器中保存；
步骤S5：利用无掩模光刻技术在Si/SiO2衬底上进行微米尺度加工，光刻数个大矩形，两个大矩形之间光刻小矩形将两个大矩形连接，然后通过电子束蒸镀在小矩形区域依次镀5nm钛膜和100nm金膜；
步骤S6：利用FIB刻蚀技术在小矩形区域进行纳米尺度加工，刻蚀两两之间间距为100nm-200nm纳米条作为叉指电极，刻蚀深度大于105nm；
步骤S7：将制备好的Si纳米颗粒悬浊液用去离子水稀释后，滴到拥有叉指电极的Si/SiO2衬底上，然后在90oC-110oC温度下加热，在蒸发过程中，Si纳米颗粒被悬空搭载在两叉指电极中间，成为电调控天线。
2.根据权利要求1所述单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述单晶硅片为轻掺硅片，切割成1.5cm×1.5cm尺寸，所述石英槽为2cm×2cm×10cm的矩形石英槽。
3.根据权利要求1所述单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述激光聚焦至硅片靶心的光斑直径为0.5cm，硅片靶心距离焦点2cm。
4.根据权利要求1所述单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述激光器的脉冲激光波长为800nm，重复频率为1kHz，脉冲宽度为35fs，单脉冲能量为4mJ。
5.根据权利要求1所述单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述反应10min。
6.根据权利要求1所述单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述Si/SiO2衬底氧化层厚度为300nm，所述大矩形长宽尺寸应在100μm以上，所述小矩形尺寸为10μm×10μm，间距3μm以上。
7.根据权利要求1所述单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，其特征在于，步骤S6中所采用的仪器为SEM-FIB双束工作站，FIB刻蚀过程中镓离子的束流为20pA。
8.根据权利要求1所述单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法，其特征在于，步骤S7中所Si纳米颗粒悬浊液稀释浓度为在一个叉指电极区域存在小于5个Si纳米颗粒。
9.如权利要求1-8任意一项所述单个纳米颗粒光散射电调控天线的制备方法所制备的电调控天线，其特征在于，包括叉指电极，所述叉指电极之间悬空搭载Si纳米颗粒，叉指电极两边为电极板。
10.如权利要求9所述电调控天线进行电调控的方法，其特征在于，通过在叉指电极两边的大矩形电极板上运用探针施加直流电压，电压从0V到1.5V按每次0.3V增加，通过暗场物镜收集Si纳米颗粒的散射光，而后散射光经过单色仪前的狭缝，并通过单色仪内部的衍射光栅，将不同波长的光在空间上展开，并最终投射到电感耦合器件探测器上形成光谱。
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