CN113991284B - 对微波场局域的器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对微波场局域的器件，包括：基板；天线，设置于基板上，天线的对称中心设有第一狭缝；衬底，覆盖于第一狭缝上；微波接收天线，设置于衬底上，并与天线相连，微波接收天线的对称中心设有第二狭缝；以及纳米线，位于第二狭缝，并与微波接收天线连接。

Description

对微波场局域的器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及纳米光电器件领域，并特别涉及一种对微波场局域的器件及其制备方法。

背景技术

电磁波与物质的相互作用的调制是基础科学研究的重要内容，是通信、传感、计量等应用科学研究的重要手段。由于光电器件的小型化，微纳尺度电磁波与物质的相互作用越来越重要。在纳米光子学中，通过对倏逝波的利用，实现亚波长尺度光场的局域与增强，进而应用在单分子光谱、纳米激光、太阳能器件等领域中。而在量子信息、量子传感、微波光子学的研究中，是用微波场操控纳米尺度的量子比特、调控纳米尺度材料的光电属性等。因此，对纳米尺度微波场与物质的相互作用的调制有重要意义。

一种方法是使用自由空间微波场，然而由于微波天线所辐射的微波受限于衍射极限，因此，相应微波场的分布达不到在纳米尺度下操控的需求，微波场强度也很低；另一种方法是通过同轴电缆传输微波到微纳空间，这种方法会带来热扰动，还限制了器件的使用环境，比如，在真空、低温环境中使用会较为复杂。因此需要研发一种能够对微波场局域的器件，将自由空间的微波场聚集到纳米尺度，并增强局域到纳米尺度后的微波场的强度，进而实现调控纳米尺度微波场与物质的相互作用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种对微波场局域的器件及其制备方法，用于解决上述问题，并通过本发明提供的器件，能够将自由空间的微波场聚集到纳米尺度，并增强局域到纳米尺度后的微波场的强度，提高纳米尺度微波场与物质相互作用的强度，在弱微波下实现对纳米器件的操控。

为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种对微波场局域的器件，包括：基板；天线，设置于基板上，天线的对称中心设有第一狭缝；衬底，覆盖于第一狭缝上；微波接收天线，设置于衬底上，并与天线相连，微波接收天线的对称中心设有第二狭缝；以及纳米线，位于第二狭缝，并与微波接收天线连接。

根据本发明的实施例，其中，天线包括两个相同且对称分布的第一图形，在两个相同且对称分布的第一图形的对称中心设有第一狭缝。

根据本发明的实施例，其中，微波接收天线包括两个相同且对称分布的第二图形组成，在两个相同且对称分布的第二图形的对称设有第二狭缝。

根据本发明的实施例，其中，纳米线沿第一方向的尺寸大于第二狭缝沿第一方向的尺寸，第一方向为纳米线的延伸方向。

根据本发明的实施例，其中，第一图形与所述第二图形的形状相同。

根据本发明的实施例，其中，第一图形在基板上的正投影的面积大于所述第二图形在基板上的正投影的面积。

本发明的一个方面提供了一种对微波局域的器件的制备方法，包括：在基板上制备天线，在天线的对称中心留有第一狭缝；在衬底上制备纳米线；在纳米线上制备微波接收天线，微波天线的对称中心留有第二狭缝，得到纳米线-微波接收天线结构；以及将制备有纳米线-微波接收天线结构的衬底制备在第一狭缝上，使得微波接收天线与天线相连。

根据本发明的实施例，其中，在纳米线上制备微波接收天线，包括：在纳米线的上层旋涂光刻胶，得到含有光刻胶层的衬底；利用含有微波接收天线图案的掩膜对光刻胶层进行曝光，得到含有微波接收天线图案的光刻胶层；对含有微波接收天线图案的光刻胶层进行显影，得到含有接收天线图案的衬底；在含有接收天线图案的衬底上制备金属薄膜；以及清洗衬底上残余的光刻胶。

根据本发明的实施例，其中，在含有微波接收天线图案的掩膜上，包括两个相同且对称分布的第二图形，在两个相同且对称分布的第二图形的对称中心设有第二狭缝。

根据本发明的实施例，其中，利用含有微波接收天线图案的掩膜对光刻胶层进行曝光，得到含有微波接收天线图案的光刻胶层，包括：通过显微镜观察纳米线在衬底上的排列分布；根据观察到的排列分布，选取第二狭缝的位置，确保纳米线位于所述第二狭缝，并与微波接收天线相连；根据第二狭缝的位置，放置含有微波接收天线图案的掩膜；以及利用含有微波接收天线图案的掩膜对光刻胶层进行曝光，得到含有微波接收天线图案的光刻胶层。

根据本发明上述实施例的对微波场局域的器件及其制备方法，通过采用纳米线对电子运动的限制，实现了将自由空间的微波场局域到纳米尺度，同时，由于局域到纳米尺度的微波场强度的分布主要集中在纳米线附近，使得局域到纳米尺度的微波场的强度得到增强；通过采用纳米线，降低了金属导体的热噪声对局域电磁场与物质相互作用的影响；有助于研究纳米尺度下的物理现象，发展高灵敏度传感技术，利于实现远场微波对纳米器件的选择性操控。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例的对微波场局域的器件的结构示意图；

图2示意性示出了根据本发明实施例的纳米线-微波接收天线结构的示意图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的对微波场局域的器件的制备方法的流程图；

图4A-图4D示意性示出了根据本发明实施例的对微波场局域的器件的制备方法的一些步骤被执行后形成的结构的示意图；

图5A-图5C示意性示出了根据本发明实施例的制备方法中在纳米线上制备微波接收天线的步骤中的一些流程被执行后形成的结构的示意图；

图6示意性示出了根据本发明实施例的微波信号调控与辐射装置的示意图；

图7示意性示出了根据本发明实施例的探测微波作用下荧光辐射的光学装置的示意图；

图8示意性示出了根据本发明实施例的探测微波作用下电子自旋荧光变化的脉冲序列的示意图；

图9示意性示出了根据本发明实施例的对微波场局域的器件中第二狭缝处的光学图像；

图10示意性示出了根据本发明实施例的图9中纳米线周围微波场的分布图；

图11示意性示出了根据本发明实施例的通过微波作用实现电子自旋拉比振荡脉冲序列示意图；

图12示意性示出了根据本发明实施例的无纳米线-微波接收天线结构下电子自旋的拉比振荡图；

图13示意性示出了根据本发明实施例的含有纳米线-微波接收天线结构下电子自旋的拉比振荡图。

【附图标记说明】：

激光器1、第一透镜2、声光调制器3、第二透镜4、反射镜5、物镜6、纳米线-微波接收天线结构7、喇叭口天线8、双色片9、第三透镜10、小孔11、第四透镜12、滤波片13、单光子探测器14、基底100、天线200、第一狭缝310、第二狭缝320、衬底400、微波接收天线500、纳米线600、光刻胶层700。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明的实施例基于一维纳米导电材料对电子运动的限制，实现了对微波场的局域与增强。将一维纳米导电材料连接到微波接收天线的馈点，组成复合天线，实现了将自由空间的微波场直接聚集到纳米尺度，实现自由空间的微波场到纳米尺度的局域。

图1示意性示出了根据本发明实施例的对微波场局域的器件的结构示意图；图2示意性示出了根据本发明实施例的纳米线-微波接收天线结构的示意图。

如图1和图2所示，对微波场局域的器件，包括：

基板100；

天线200，设置于基板100上，天线200的对称中心设有第一狭缝310；

衬底400，覆盖于第一狭缝310上；

微波接收天线500，设置于衬底400上，并与天线200相连，微波接收天线500的对称中心设有第二狭缝320；以及

纳米线600，位于第二狭缝320，并与微波接收天线500连接。

根据本发明的实施例，基板100的材料可以包括但不限于：玻璃；天线200的材料可以包括但不限于：铜。

根据本发明的实施例，衬底400的材料可以包括但不限于：金刚石。

根据本发明的实施例，微波接收天线500的材料可以是金属材料，如金、银、铜等。

根据本发明的实施例，纳米线600的材料可以包括但不限于：金属材料，例如金、银、铜等；还可以是非金属材料，例如碳纳米管等；纳米材料需要与微波接收天线500有良好的电连接。

根据本发明的实施例，通过采用纳米线对电子运动的限制，实现了将自由空间的微波场局域到纳米尺度，同时，由于局域到纳米尺度的微波场强度的分布主要集中在纳米线附近，使得局域到纳米尺度的微波场的强度得到增强。

根据本发明的实施例，通过采用纳米线，降低了金属导体的热噪声对局域电磁场与物质相互作用的影响。因为金属导体中电子的无规则运动产生的热噪声带来的非相干的、宽波段的电磁信号会导致在局域过程中电磁场与物质相互作用的，如降低自旋体系弛豫时间等，局域电磁场与物质的相互作用会影响到微波场与物质的相互作用。本发明通过使用纳米导电材料限制微波场，而不是使用纳米宽度的第二狭缝限制微波场，降低了金属导体的热噪声对局域电磁场与物质相互作用的影响。

根据本发明的实施例，天线200由两个相同且对称分布的第一图形组成，微波接收天线500由两个相同且对称分布的第二图形组成。例如，第一图形与第二图形的形状相同。在本发明的实施例中，采用由两个相同且对称的梯形组成的蝴蝶结形状作为天线200和微波接收天线500的形状。但是，本公开的实施例不局限于此，天线200和微波接收天线500还可以是偶极天线或者其他形状的天线。

根据本发明的实施例，微波接收天线500用于接收自由空间的微波场，因此，组成微波接收天线500的第二图形的形状可以根据微波场的波长进行选择和优化。

根据本发明的实施例，采用由两个相同且对称的梯形组成的蝴蝶结形状作为微波接收天线500的形状，其中两个相同且对称的梯形分别为微波接收天线500的第一臂和第二臂。

根据本发明的实施例，在两个相同且对称分布的第一图形的对称中心设有第一狭缝310，在两个相同且对称分布的第二图形的对称中心设有第二狭缝320。

根据本发明的实施例，微波接收天线500接收到的微波信号在微波接收天线的第一臂和第二臂之间形成振荡电场。第二狭缝320两边的金属材料形成一个电容，在第二狭缝处的纳米线600类似一个电阻，微波接收天线500与纳米线600并联。第二狭缝320电容的容抗大于纳米线600的阻抗。

根据本发明的实施例，微波接收天线500的第一臂和第二臂之间的振荡电流将主要从纳米线600中通过，从而在空间上限制了电场的分布。在第二狭缝320处，振荡电流信号将只存在于纳米线600中，根据毕奥-萨伐尔定律，微波的磁场也分布在纳米线600周围。

根据本发明的实施例，微波磁场的幅度以距离的一次方衰减，如公式所示：

其中，B_MW为微波磁场的幅度，d为微波磁场的测量点距离纳米线的距离，d₀为纳米线的半径。由此可以看到纳米线的尺寸越小，微波场局域的尺寸也就越小。基于此，自由空间的微波场被局域到纳米尺度，且微波场的局部强度得到增加。

图3示意性示出了根据本发明实施例的对微波场局域的器件的制备方法的流程图；图4A-图4D示意性示出了根据本发明实施例的对微波场局域的器件的制备方法的一些步骤被执行后形成的结构的示意图。

如图3所示，该方法包括步骤S301～S304。

参见图4A，在步骤S301中，在基板100上制备天线200，在天线200的对称中心留有第一狭缝310。

根据本发明的实施例，采用铜胶带粘贴在基底100上，用刀刻画掉不需要的部分，可以节省成本与研发时间，进而得到蝴蝶结形状的天线。

根据本发明的实施例，基底100上的天线200的整体长度为3～8cm，优选地，整体长度为6.5cm，宽度为1cm，对称中心的第一狭缝310的宽度优选为1mm。

参见图4B，在步骤S302中，在衬底400上制备纳米线600。

根据本发明的实施例，衬底400采用的金刚石，金刚石中电子自旋操控的微波频率在2.87GHz附近，金刚石衬底为化学气相沉积的单晶金刚石片。

根据本发明的实施例，本申请采用银纳米线的平均长度为10～40μm，优选为40μm，直径优选为120nm，将银纳米线混入水中的浓度为10mg/mL。

根据本发明的实施例，将银纳米线匀在衬底400表面的方法可以包括但不限于：旋涂法。旋涂机转速可以为2500r/min。在显微镜下观察衬底400表面银纳米线的平均密度是否达到在10μm范围内小于或等于1根，如果在10μm范围内没有银纳米线，可重复旋涂，若在10μm范围内大于等于2根银纳米线，可使用稀释的银纳米线溶液旋涂。

根据本发明的实施例，判断旋涂的银纳米线平均密度是否均匀不限于以10μm为标准进行判断，还可以依实际情况而定，不同尺寸的衬底、不同浓度的银纳米线溶液等都会影响到旋涂银纳米线的平均密度。

根据本发明的实施例，如果银纳米线的平均密度过高，可能会平分器件的功率，降低器件的性能；银纳米线的平均密度过低，可能导致第二狭缝之间没有银纳米线，进而不利于实现对微波场的局域与增强。

参见图4C，在步骤S303中，在纳米线600上制备微波接收天线500，微波接收天线500的对称中心留有第二狭缝320，得到纳米线-微波接收天线结构7。

图5A-图5C示意性示出了根据本发明实施例的制备方法中在纳米线上制备微波接收天线的步骤中一些流程被执行后形成的结构的示意图。

根据本发明的实施例，参见图5A所示，在纳米线600的上层旋涂光刻胶，得到含有光刻胶层700的衬底。

根据本发明的实施例，通过显微镜观察纳米线600在衬底上的排列分布，选取第二狭缝320的位置，确保纳米线600能够位于第二狭缝320之间，纳米线600在第二狭缝320之间的优选位置为：纳米线600的中心位于第二狭缝320的中心，纳米线600的两端能够与微波接收天线500连接。根据第二狭缝320的位置，放置含有微波接收天线500图案的掩膜。

根据本发明的实施例，含有微波接收天线500图案的掩膜上包括两个相同且对称分布的第二图形，在两个相同且对称分布的第二图形的对称中心设有第二狭缝320。第二狭缝320的宽度为2-10μm，优选为8μm，第二狭缝320的长度为40-200μm，优选为200μm。

根据本发明的实施例，纳米线沿第一方向的尺寸大于第二狭缝沿第一方向的尺寸，第一方向为纳米线的延伸方向。可以理解为，纳米线沿第一方向的尺寸可以是纳米线的平均长度，可以为10～40μm，第二狭缝沿第一方向的尺寸可以是第二狭缝的宽度，可以为2～10μm。

根据本发明的实施例，参见图5B，利用含有微波接收天线500图案的掩膜对光刻胶层700进行曝光，得到含有微波接收天线500图案的光刻胶层700；再对含有微波接收天线500图案的光刻胶层700进行显影，得到含有微波接收天线500图案的衬底400。

根据本发明的实施例，参见图5C，在含有微波接收天线500图案的衬底上制备金属薄膜，制备方法可以包括但不限于：离子束溅射。金属材料可以包括但不限于：金、银、铜。本发明选用导电性佳和抗氧化性佳的金薄膜，厚度为100～200nm，优选为200nm。

根据本发明的实施例，用光刻胶刻蚀液清洗掉衬底400上残余的光刻胶，得到了在衬底400表面由金薄膜制成的微波接收天线500，以及和位于第二狭缝320之间的纳米线600组成的纳米线-微波接收天线结构7。如图4C中所示。

根据本发明的实施例，此处的微波接收天线500的整体长度受限于金刚石衬底400的尺寸，例如，微波接收天线的长度可以为2mm，宽度为2mm，该尺寸小于天线200的整体长度和宽度。

根据本发明的实施例，第一图形在基板上正投影的面积大于第二图形在基板上正投影的面积。可以理解为，第一图形在基板上正投影的面积可以是天线的整体长度与宽度的积，可以为3～8cm²，第二图形在基板上正投影的面积微波接收天线的长度与宽度的积，可以为4mm²。

参见图4D，步骤S304，将制备有纳米线-微波接收天线结构7的衬底400制备在第一狭缝310上，使得微波接收天线与天线相连。

根据本发明的实施例，利用导电银胶将制备好的具有纳米线-微波接收天线结构7的衬底400粘在第一狭缝310上，使得微波接收天线500与天线200通过导电银胶相连接在一起。需要说明的是，本申请的实施例并不限于这种方法。

根据本发明的实施例，微波操控的对象为金刚石衬底中氮-空位缺陷的电子自旋。这种缺陷由通过氮离子束注入获得，金刚石衬底中氮-空位缺陷生成后，使用高氯酸、硫酸、硝酸溶液对金刚石衬底表面进行清洗，高氯酸、硫酸、硝酸溶液浓度比为1:1:1，确保金刚石衬底表面没有杂质。

图6示意性示出了根据本发明实施例的微波信号调控与辐射装置的示意图。

根据本发明的实施例，为测试本发明实施例提供的对微波场局域的器件对自由空间微波场的局域与增强，搭建了一套微波辐射与光学成像系统。如图6所示，微波源用于产生微波，然后用微波开关控制微波脉冲，再用功率放大器将微波进行放大，放大后的微波用喇叭口天线辐射到自由空间中。微波开关的控制由脉冲生成卡产生，该脉冲生成卡插于电脑的PCI插槽，由电脑控制脉冲生成卡的脉冲序列。

根据本发明的实施例，将纳米线-微波接收天线结构朝向喇叭口天线的前方放置，使其接收经喇叭天线口辐射到自由空间的微波，选择微波频率为金刚石衬底中氮-空位缺陷的电子自旋跃迁的共振频率，即在不加外磁场情况下为2.87GHz。发生电子跃迁时，金刚石衬底中氮-空位缺陷的自发荧光强度发生变化，因此通过对其荧光强度的测量可以判断纳米尺度下电子自旋与微波场的相互作用。

图7示意性示出了根据本发明实施例的探测微波作用下荧光辐射的光学装置的示意图。

根据本发明的实施例，用光学共聚焦成像系统检测微波作用下氮-空位缺陷的电子自旋态变化。激光器1用于出射光束，激光器1的波长为532nm，经过第一透镜2和第二透镜4整形为平行光束，同时用声光调制器3作为控制光束的开关，声光调制器3的开关信号由脉冲生成卡产生。整形后的激光光束通过反射镜5到达双色片9上，双色片9将激发光反射到物镜6上，通过物镜6聚焦到纳米线-微波接收天线结构7中纳米线附近的氮-空位缺陷处。

根据本发明的实施例，喇叭口天线8用于将微波信号辐射到纳米线-微波接收天线结构7上，氮-空位缺陷在激光泵浦下所辐射的荧光由物镜6收集并传输到双色片9，第三透镜10将由双色片9透射的荧光聚焦到小孔11处，小孔11用于滤除荧光信号的背景，提升荧光信号的信噪比，第四透镜12用于将透过小孔11的荧光信号整形为平行光，滤光片13用于滤掉荧光信号以外的信号，使得荧光信号到达单光子探测器14，单光子探测器14用于将荧光信号转换为电脉冲信号，电脉冲的个数与荧光光子的个数相对应。通过用数据采集设备收集单光子探测器14的电脉冲信号，实现对荧光信号强度的探测。

根据本发明的实施例，第一透镜2、第二透镜4、第三透镜10和第四透镜12中任一个都可以为15厘米焦距的平凸透镜。

图8示意性示出了根据本发明实施例的探测微波作用下电子自旋荧光变化的脉冲序列的示意图。

根据本发明的实施例，通过控制脉冲生成卡，分别收集激光在加微波时(I1)与不加微波时(I0)金刚石衬底中氮-空位缺陷的荧光信号强度，将两者的荧光信号强度相除，得到由微波场引起的荧光强度变化电子自旋荧光的脉冲序列示意图如图8所示。

图9示意性示出了根据本发明实施例的对微波场局域的器件中第二狭缝处的光学图像，如图9所示，可以清晰看到纳米线600位于第二狭缝320的之间并与微波接收天线500相连接。

图10示意性示出了根据本发明实施例的图9中纳米线周围微波场的分布图。

根据本发明的实施例，微波场每隔100μs切换一次。在连续的微波泵浦下，荧光强度变化越大，说明微波场越强。为了得到微波场在空间中的分布，需要对大范围的氮-空位缺陷的荧光信号按照位置信息进行采集。可使用压电平台移动对微波场局域的器件相对于光束的位置，每移动一个位置，记录这个位置的氮-空位缺陷的荧光信号。

根据本发明的实施例，给压电平台一个包含位置信息的二维数组序列，让对微波场局域的器件在二维平面上移动到一系列的位置点上。在每个位置点上停留0.05秒，并测量每个位置点的荧光强度，最终得到氮-空位缺陷在二维平面上的荧光分布。将施加微波的荧光强度的二维分布与不施加微波的荧光强度的二维分布相除，得到微波场强度的二维分布。利用上述测量微波场强度的二维分布的方法获取纳米线附件的微波场分布，结果如图10所示。

根据本发明的实施例，如图10所示，微波场局限在银纳米线附近。其分布的半高全宽为300nm左右，对应微波波长的10^-6量级。证明了本发明对微波场的局域效果。

图11示意性示出了根据本发明实施例所提供的通过微波作用实现电子自旋拉比振荡脉冲序列示意图。

根据本发明的实施例，为精确量化局域微波场的强度，采用微波脉冲泵浦电子自旋跃迁的拉比振荡，该脉冲序列如图11所示。首先用光脉冲照射样品，将电子自旋初始化到一个统一的确定状态，如0态；然后用微波场泵浦电子自旋在两个状态之间来回变化，如0态与1态、0态与-1态之间的变化，自旋状态变化的速率由微波场强决定；最后再用一个光脉冲照射样品获得荧光，由于自旋处于不同状态将会导致荧光强度不同，所以可以通过测量到的荧光强度判断自旋最终处于什么状态。改变微波持续的时间，则最终探测的自旋状态也会周期性的改变。这种自旋状态变化的周期便表示了微波场的强度，周期越短，微波越强。

图12示意性示出了根据本发明实施例的无纳米线-微波接收天线结构下电子自旋的拉比振荡图；图13示意性示出了根据本发明实施例的含有纳米线-微波接收天线结构下电子自旋的拉比振荡图。

根据本发明的实施例，首先用500ns的532nm激光将电子自旋极化；然后用微波脉冲泵浦电子自旋跃迁，并改变微波脉冲的时间；最后再用500ns的532nm激光测量氮-空位缺陷的荧光。所测量的荧光强度随着微波脉冲持续时间出现振荡，拉比振荡的频率线性依赖于微波场的强度。拉比振荡测量结果如图12和图13。

根据本发明的实施例，在没有纳米线-微波接收天线结构下，在约20瓦微波泵浦下，拉比振荡频率为90kHz；而使用纳米线-微波接收天线结构，在140微瓦微波泵浦下，拉比振荡频率为5.3MHz。因此可以判断本发明使得局域在纳米尺度下的微波场强度增加了10⁴量级。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。再者，单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种对微波场局域的器件，包括：

基板；

天线，设置于所述基板上，所述天线的对称中心设有第一狭缝，其中，所述天线包括两个相同且对称分布的第一图形，在所述两个相同且对称分布的第一图形的对称中心设有第一狭缝；

衬底，覆盖于所述第一狭缝上，所述衬底的材料包括金刚石；

微波接收天线，设置于所述衬底上，并与所述天线相连，所述微波接收天线的对称中心设有第二狭缝，其中，所述微波接收天线包括两个相同且对称分布的第二图形，在所述两个相同且对称分布的第二图形的对称中心设有第二狭缝；以及

纳米线，位于所述第二狭缝，并与所述微波接收天线连接，其中，所述纳米线包括银纳米线，局域到纳米尺度的微波场强度的分布集中在纳米线。

2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述纳米线沿第一方向的尺寸大于所述第二狭缝沿所述第一方向的尺寸，所述第一方向为所述纳米线的延伸方向。

3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一图形与所述第二图形的形状相同。

4.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一图形在所述基板上的正投影的面积大于所述第二图形在所述基板上的正投影的面积。

5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的器件的制备方法，包括：

在基板上制备天线，在所述天线的对称中心留有第一狭缝；

在衬底上旋涂纳米线；

在所述纳米线上制备微波接收天线，所述微波接收天线的对称中心留有第二狭缝，得到纳米线-微波接收天线结构；以及

将制备有所述纳米线-微波接收天线结构的衬底制备在所述第一狭缝上，使得所述微波接收天线与所述天线相连。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，在所述纳米线上制备微波接收天线，包括：

在所述纳米线的上层旋涂光刻胶，得到含有光刻胶层的衬底；

利用含有所述微波接收天线图案的掩膜对所述光刻胶层进行曝光，得到含有所述微波接收天线图案的光刻胶层；

对所述含有所述微波接收天线图案的光刻胶层进行显影，得到含有所述接收天线图案的衬底；

在所述含有所述接收天线图案的衬底上制备金属薄膜；以及

清洗所述衬底上残余的光刻胶。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在含有所述微波接收天线图案的掩膜上，包括两个相同且对称分布的第二图形，在两个相同且对称分布的第二图形的对称中心设有第二狭缝。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，利用含有所述微波接收天线图案的掩膜对所述光刻胶层进行曝光，得到含有所述微波接收天线图案的光刻胶层，包括：

通过显微镜观察所述纳米线在衬底上的排列分布；

根据观察到的排列分布，选取第二狭缝的位置，确保纳米线位于所述第二狭缝，并与所述微波接收天线相连；

根据所述第二狭缝的位置，放置含有所述微波接收天线图案的掩膜；以及

利用含有所述微波接收天线图案的掩膜对所述光刻胶层进行曝光，得到含有所述微波接收天线图案的光刻胶层。

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