[發明專利]一種蝶形超材料光學傳感器

在審

• 申請號: 202011099724.8
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112229815A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 崔寧;關敏;張楊;邵泓焰;曾一平
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/59
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

1.一種蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，包括：

襯底(1)；

超材料陣列層(2)，所述超材料陣列層(2)生長于襯底(1)的表面；所述超材料陣列層(2)的構成成分全是金屬，或金屬與二維材料的組合；所述超材料陣列層(2)的結構是陣列排布的多個周期性單元，所述多個周期性單元中的每一個周期性單元由兩個尖端元素結構相對構成，呈蝶形對稱結構。

2.根據權利要求1所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，所述襯底(1)為固態或柔性襯底，其材料為石英、高阻硅、砷化鎵、聚酰亞胺或聚甲基戊烯中的一種。

3.根據權利要求1所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，所述襯底(1)的厚度為100-1000μm，所述超材料陣列層(2)的總厚度為150nm-3μm。

4.根據權利要求1所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，所述金屬包括銅加金、銅加銀、銅加鈦、鎳加金、鎳加銀、鎳加鈦中的一種；所述二維材料包括石墨烯、二硫化鉬、二硫化鎢中的一種，所述二維材料位于所述金屬的表面。

5.根據權利要求1所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，所述每一個周期性單元的尖端間距為1-10μm，所述每一個周期性單元的x方向邊長L_x為10-300μm，每一個所述尖端元素結構的邊長L_y為10-100μm；每一個所述尖端元素結構中，構成尖端的兩邊切線角度小于90°；

所述多個周期性單元在水平x和豎直y方向呈周期排列，在x方向的水平陣列間距范圍p_x為5-50μm，在y方向的豎直陣列間距范圍p_y為5-50μm。

6.根據權利要求1所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，每一個所述尖端元素結構為三角形或三角形的衍生結構；

其中，兩個所述三角形相對設置構成一個周期性單元，兩個所述三角形相對的尖角都小于90°；所述三角形的衍生結構為將三角形的最多兩邊修改成矩形齒或圓弧形而形成的結構。

7.根據權利要求6所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，所述尖端元素結構包括實心結構或空心諧振環形結構中的一種，所述空心諧振環形結構包括空心三角環結構或開口空心諧振環形結構中的至少一種。

8.根據權利要求7所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，所述空心諧振環形結構中，環寬為1-10μm；

所述開口空心諧振環形結構中，開口間距為1-10μm，開口位于構成尖端的兩邊中至少一邊的中心位置。

9.根據權利要求7所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，所述開口空心諧振環形結構包括單開口空心諧振環形結構和雙開口空心諧振環形結構；

其中，所述單開口空心諧振環形結構的開口位于構成尖端的兩邊中的任意一邊；所述雙開口空心諧振環形結構的開口位于構成尖端的兩邊。

10.根據權利要求1所述的蝶形超材料光學傳感器，其特征在于，所述蝶形超材料光學傳感器的響應波段為0.5～6THz，傳感光譜為透射譜、吸收譜、反射譜中的一種。