[發明專利]一種太赫茲微流控傳感器

有效

• 申請號: 202010959936.2
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112082968B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 尚麗平;鄧琥;楊潔萍;武志翔;熊亮;熊中剛;屈薇薇;李占鋒;何俊
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581;G01N21/01
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種太赫茲微流控傳感器，其特征在于，包括從下到上依次設置的基底、金屬反射鏡面、金屬微結構和蓋層，所述蓋層與所述金屬反射鏡面之間形成微流通道；所述金屬微結構為超材料，所述超材料包括多個四環結構，各所述四環結構周期排布，所述四環結構包括四個同心的正方形環，四個所述正方形環的邊長依次增大；

各所述正方形環之間的距離不等；

由于金屬微結構陣列包括多個四環結構，四環結構作為基本諧振單元，具有高度對稱性即四倍對稱，因此四環結構形成了四個諧振峰；

在所述蓋層與所述金屬反射鏡面之間注入待測樣品，太赫茲波垂直于蓋層入射本傳感器；

所述基底上還設置有所述金屬反射鏡面，所述金屬反射鏡面的厚度大于太赫茲在金屬中的趨膚深度，所述金屬反射鏡面厚200nm，材料與所述金屬微結構的材料相同；

所述金屬微結構厚0.01-0.5μm，各所述四環結構之間的周期為85μm，所述四環結構的材料與所述金屬反射鏡面的材料相同；

所述金屬反射鏡面厚200nm，材料為金、鋁、銀、銅、鎢或者金、鋁、銀、銅、和鎢的合金；

所述蓋層厚50-100μm，材料為硅、石英、聚酰亞胺、含氟聚酰亞胺、聚乙烯、聚四氟乙烯或砷化鎵；

所述微流通道厚7-9μm，長1000-5000μm；

利用三維電磁場仿真軟件對本傳感器的靈敏度進行驗證，傳感器參數設置為：l1＝81μm，l2＝72μm，l3＝56μm，l4＝42μm，p＝85μm，tc＝50μm，t＝0.2μm，h＝6.5μm，w＝2μm；其中微流通道內物質為折射率為1的空氣；

使用品質因子Q來表征傳感器的光學共振性能；Q＝f0/FWHM，f0表示諧振頻率，FWHM表示吸收峰的半高寬，每個吸收峰的半高寬，分別為0.024THz、0.042THz、0.037THz、0.043THz，由此可得到各頻點處的Q值分別為21.458、17.024、26.595、31.698，可知傳感器具有較高Q值；

使用品質因數FOM來定量評估傳感器性能，FOM＝S/FWHM，S為靈敏度，FWHM為吸收峰的半高寬，計算出每個諧振頻點處的FOM值分別為5.542、4.652、8.432和9.349。

2.根據權利要求1所述的太赫茲微流控傳感器，其特征在于，所述基底厚1-500μm，材料為硅、陶瓷介質材料、晶體介質材料或半導體材料。