[发明专利]一种法诺共振光学氢气传感器及其制备方法和应用系统

权利要求书

1.一种法诺共振光学氢气传感器，包括衬底、位于所述衬底表面的氧化层、以及位于所述氧化层表面的π型金属结构阵列，其特征在于：

所述π型金属结构阵列包括多个周期性分布的π型金属结构单元，所述π型金属结构单元包括：两根相互平行的第一金属纳米棒单元，与所述第一金属纳米棒单元垂直的第二金属纳米棒单元，其中，所述第一金属纳米棒单元包括第一贵金属层，所述第二金属纳米棒单元包括吸氢材料层；

所述第一金属纳米棒单元的底面可以与所述第二金属纳米棒单元的底面位于同一平面上，形成平面型π型金属结构单元；也可以与所述第二金属纳米棒单元的底面位于不同平面上，形成立体型π型金属结构单元。

2.根据权利要求1所述的法诺共振光学氢气传感器，其特征在于，所述第二金属纳米棒单元还包括位于所述吸氢材料层上/下方的第二贵金属层。

3.根据权利要求1所述的法诺共振光学氢气传感器，其特征在于，所述第一金属纳米棒单元和所述第二金属纳米棒单元之间具有缝隙。

4.根据权利要求1所述的法诺共振光学氢气传感器，其特征在于，所述立体型π型金属结构单元中，在所述第一金属纳米棒单元的顶面与所述第二金属纳米棒单元的底面之间，具有覆盖所述第一金属纳米棒单元和所述氧化层的隔离层。

5.根据权利要求1所述的法诺共振光学氢气传感器，其特征在于，所述π型金属结构单元按照斜晶格、正方形、六角形、矩形和有心矩形的二维晶格形式在所述氧化层表面进行周期性分布。

6.根据权利要求2所述的光学氢气传感器，其特征在于，所述衬底的材料为单晶硅或多晶硅，所述吸氢材料层的材料为钯、镍、铂、镁或钇，所述第一贵金属层和/或所述第二贵金属层的材料为金、银、铝或铜。

7.一种根据权利要求1所述的法诺共振光学氢气传感器的制备方法，其特征在于，包括：

步骤一、提供衬底，并在所述衬底表面形成氧化层；

步骤二、在所述氧化层表面旋涂第一光刻胶；

步骤三、对所述第一光刻胶进行第一曝光，写出π型金属结构单元中的第一金属纳米棒单元的图形；

步骤四、对所述第一曝光后的所述第一光刻胶进行显影；

步骤五、在所述氧化层表面蒸镀第一贵金属层；

步骤六、剥离剩余的第一光刻胶，形成所述第一金属纳米棒单元；

步骤七、旋涂第二光刻胶；

步骤八、对所述第二光刻胶进行第二曝光，写出π型金属结构单元中的第二金属纳米棒单元的图形；其中，所述第一金属纳米棒单元的底面可以与所述第二金属纳米棒单元的底面位于同一平面上，形成平面型π型金属结构单元；也可以与所述第二金属纳米棒单元的底面位于不同平面上，形成立体型π型金属结构单元；

步骤九、对所述第二曝光后的第二光刻胶进行第二显影；

步骤十、在所述氧化层表面蒸镀第二金属纳米棒单元的吸氢材料层；

步骤十一、剥离剩余的第二光刻胶。

8.根据权利要求7所述的法诺共振光学氢气传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤六和步骤七之间还包括旋涂隔离层的步骤。

9.根据权利要求7所述的法诺共振光学氢气传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤十还包括在所述氧化层表面蒸镀吸氢材料层之前/后蒸镀第二贵金属层的步骤。