[發明專利]一種表面等離子體共振的太赫茲傳感器

有效

• 申請號: 201410637244.0
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104316498B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 王豐;曹俊誠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于，所述太赫茲傳感器至少包括：

重摻雜半導體薄膜，包括第一表面和與所述第一表面相對的第二表面；

光波導耦合層，形成于所述重摻雜半導體薄膜的第一表面；

傳感片，形成于所述重摻雜半導體薄膜的第二表面，所述傳感片置于樣品通道中、與待測分子接觸；

太赫茲量子級聯激光器，發射太赫茲光至所述光波導耦合層；

太赫茲探測器，探測從所述光波導耦合層反射的太赫茲光；

其中，在接收到所述太赫茲量子級聯激光器發射的太赫茲光時，所述光波導耦合層的表面產生全反射，所述光波導耦合層和所述重摻雜半導體薄膜的界面產生消逝波，所述重摻雜半導體薄膜的表面和所述傳感片之間產生表面等離子體波；

所述太赫茲傳感器適于通過所述太赫茲探測器探測從所述光波導耦合層反射的太赫茲光是否為全反射太赫茲波能量，以判斷所述待測分子之間是否發生相互作用；其中，所述傳感片為由L-酪氨酸構成的分子敏感膜，所述太赫茲量子級聯激光器為具有2.06THz激射頻率的輻照源，所述太赫茲探測器為Si熱輻射探測器；在所述L-酪氨酸和所述樣品通道中的待測分子不發生反應時，所述L-酪氨酸吸收所述表面等離子體波，所述表面等離子體波與所述消逝波無法形成表面等離子體共振，所述Si熱輻射探測器探測到全反射太赫茲波能量；在所述L-酪氨酸和所述樣品通道中的待測分子發生反應時，所述L-酪氨酸無法吸收所述表面等離子體波，所述表面等離子體波與所述消逝波形成表面等離子體共振，所述Si熱輻射探測器無法探測到全反射太赫茲波能量。

2.根據權利要求1所述的表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于：所述太赫茲量子級聯激光器為激射固定頻率的激光器，激射頻率的范圍為1.2～4.4THz。

3.根據權利要求1所述的表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于：所述光波導耦合層為本征半導體，太赫茲光在所述光波導耦合層和重摻雜半導體薄膜之間形成全反射。

4.根據權利要求3所述的表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于：所述本征半導體為GaAs。

5.根據權利要求1所述的表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于：所述重摻雜半導體薄膜為摻Si的GaAs薄膜，摻雜濃度為2×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。

6.根據權利要求1所述的表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于：所述重摻雜半導體薄膜的厚度范圍為40～60nm。

7.根據權利要求1所述的表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于：在所述重摻雜半導體薄膜和傳感片之間產生表面等離子體共振波。

8.根據權利要求1所述的表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于：所述傳感片為分子敏感膜，可與待測分子進行反應。

9.根據權利要求1所述的表面等離子體共振的太赫茲傳感器，其特征在于：所述太赫茲探測器為Si熱輻射探測器。