[發(fā)明專利]一種基于平板對稱結(jié)構(gòu)的折射率傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911420040.0
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111007036B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王俊俏;趙文涵;李冉;郜雅
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 鄭州晟佳專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41205
• 代理人: 張心龍

本發(fā)明涉及一種基于平板對稱結(jié)構(gòu)的折射率傳感器，包括基底，基底上設(shè)有金屬納米結(jié)構(gòu)，金屬納米結(jié)構(gòu)包括兩個沿橫向間隔設(shè)置的且沿縱向?qū)ΨQ設(shè)置的金屬納米線單元，各金屬納米線單元均包括沿縱向間隔設(shè)置的兩個橫向金屬納米線和連接于兩個橫向金屬納米線之間的豎向金屬納米線，各豎向金屬納米線和兩個橫向金屬納米線之間形成“工”字形結(jié)構(gòu)，各豎向金屬納米線上橫向設(shè)置有朝向另一個金屬納米線單元靠近并延伸的中間金屬納米線，各條金屬納米線的寬度均相等。將該結(jié)構(gòu)的折射率傳感器浸入待測溶液中，在該結(jié)構(gòu)的上方打上一束垂直入射的測試光，就可以檢測出溶液折射率并用散射暗態(tài)出現(xiàn)位置的波長值表示出來，該傳感器靈敏度較高，結(jié)構(gòu)簡單，易加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種基于平板對稱結(jié)構(gòu)的折射率傳感器。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，傳感器在尺寸、壽命、靈敏度、穩(wěn)定性和響應(yīng)時間等方面的要求越來越高，采用新材料開發(fā)體積更小、反應(yīng)更靈敏、性能更加穩(wěn)定的傳感器已經(jīng)成為傳感器研究的重要方向。一維納米材料具有比表面積大、表面活性高等優(yōu)點，對周圍環(huán)境十分敏感。使用金屬納米線為材料開發(fā)出的新型傳感器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高等優(yōu)點，引起了廣泛的關(guān)注。

Sanjida Akter等在“Highly sensitive open-channels based plasmonicbiosensor in visible to nearinfrared wavelength”中提出了一種由熔融石英層、金層、PML層及孔洞組成的折射率傳感器，該折射率傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制備困難，線性度較差，且敏感度較低，有時無法滿足客戶的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)簡單、易于加工且靈敏度高的基于平板對稱結(jié)構(gòu)的折射率傳感器。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種基于平板對稱結(jié)構(gòu)的折射率傳感器采用如下技術(shù)方案：一種基于平板對稱結(jié)構(gòu)的折射率傳感器，包括基底，基底上設(shè)置有二聚體結(jié)構(gòu)的金屬納米結(jié)構(gòu)，金屬納米結(jié)構(gòu)包括兩個沿橫向間隔設(shè)置的且沿縱向?qū)ΨQ設(shè)置的金屬納米線單元，各金屬納米線單元均包括沿縱向間隔設(shè)置的兩個橫向金屬納米線和連接于兩個橫向金屬納米線之間的豎向金屬納米線，各金屬納米線單元的豎向金屬納米線和兩個橫向金屬納米線之間形成“工”字形結(jié)構(gòu)，各金屬納米線單元的豎向金屬納米線上橫向設(shè)置有朝向另一個金屬納米線單元靠近并延伸的中間金屬納米線，各條金屬納米線的寬度均相等。

所述基底上兩個金屬納米線單元之間的間隙為20nm。

各條金屬納米線的寬度均為30nm。

所述金屬納米結(jié)構(gòu)的厚度為10nm。

各所述橫向金屬納米線的長度為90-260nm。

各所述中間金屬納米線的長度為20-140nm。

各所述縱向金屬納米線的長度為90nm。

本發(fā)明的有益效果：將該結(jié)構(gòu)的折射率傳感器浸入待測溶液中，在該結(jié)構(gòu)的上方打上一束垂直入射的測試光，散射譜線的峰會出現(xiàn)一個很窄下降區(qū)間，稱為散射暗態(tài)，且隨著溶液折射率(即溶液濃度)的變化，該散射暗態(tài)出現(xiàn)的位置隨波長呈線性變化，即溶液折射率(即溶液濃度)可用散射暗態(tài)出現(xiàn)位置的波長值表示出來，靈敏度較高。而且上述結(jié)構(gòu)折射率傳感器結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于平板對稱結(jié)構(gòu)的折射率傳感器的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的主視圖；

圖3是圖2的仰視圖；

圖4是本發(fā)明的折射率傳感器的消光光譜曲線圖；

圖5是散射暗態(tài)出現(xiàn)的位置與溶液折射率的關(guān)系圖；

圖6是折射率傳感器的品質(zhì)因子及其擬合直線示意圖；