[发明专利]忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器及方法

权利要求书

1.一种忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器，其特征在于，包括：

棱镜单元及依次设置在棱镜单元底部的第一非导电介质薄膜层、金属薄膜层、第二非导电介质薄膜层及导电介质薄膜层；其中：

所述棱镜单元，用于在红外光的入射激励下产生ATR衰减倏逝波；

所述第一非导电介质薄膜层、金属薄膜层、第二非导电介质薄膜层构成传感单元，第一非导电介质薄膜层与第二非导电介质薄膜层形成对称环境，所述传感单元用于实现长程表面等离子体共振效应，从而实现SPR传感器的基本传感功能；

同时，所述 金属薄膜层与所述 第二非导电介质薄膜层及导电介质薄膜层构成忆阻单元；所述导电介质薄膜层为IMO薄膜层；忆阻单元中：以传感单元中的金属薄膜层作为第一电极，导电介质薄膜层作为第二电极，两电极形成相互垂直的CROSSBAR结构，第一电极与第二电极电连接，并在连接电路上设置加电压装置，所述加电压装置用于对忆阻单元施加正向或负向偏置电压，实现红外忆阻重构，从而实现生物传感器穿透深度的减小或增大。

2.根据权利要求1所述的忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器，其特征在于，

所述棱镜单元为能满足光波全反射条件的折射率较大的棱镜，所述棱镜为Si棱镜或者Ge棱镜。

3.根据权利要求1或2所述的忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器，其特征在于，

所述第一非导电介质薄膜层为a-Si薄膜层，其厚度为180～220nm。

4.根据权利要求1或2所述的忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器，其特征在于，

所述金属薄膜层为Ag薄膜层，其厚度为35～42nm。

5.根据权利要求1或2所述的忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器，其特征在于，

所述第二非导电介质薄膜层为a-Si薄膜层，其厚度为230～300nm。

6.根据权利要求1或2所述的忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器，其特征在于，

所述IMO薄膜层的厚度为40～60nm。

7.根据权利要求1所述的忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器，其特征在于，

所述CROSSBAR结构的线宽与间距均为20nm，且总宽度为0.2～1um，

8.根据权利要求1所述的忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器，其特征在于，

所述第一电极、第二电极为梳状电极结构，所述梳状电极梳状部分结构的线宽与间距尺寸均为1×0.5×0.5um。

9.权利要求1所述忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在棱镜单元底部射频磁控溅射沉积出第一非导电介质薄膜层；

S2、进一步在第一非导电介质薄膜层上直流磁控溅射沉积出金属薄膜层，对金属薄膜层涂胶光刻并图形化出若干等线宽与等间距的第一凹槽，用于在忆阻单元内作为第一电极，同时用于在传感单元内光激发产生SPR；

S3、进一步在金属薄膜层上射频磁控溅射沉积出第二非导电介质薄膜层；

S4、进一步在第二非导电介质薄膜层上射频磁控溅射沉积出IMO薄膜层,对IMO薄膜层涂胶光刻并图形化出若干等线宽与等间距的第二凹槽，用于在忆阻单元内作为第二电极，且与第一电极构成CROSSBAR结构；

S5、将第一电极与第二电极电连接，并在两者的连接电路上设置加电压装置，用于对忆阻单元施加偏置电压。

10.权利要求1所述忆阻重构的近红外可调穿透深度生物传感器调谐穿透深度的方法，其特征在于，具体如下：

通过加电压装置对忆阻单元施加正向偏置电压，金属薄膜层发生电化学金属化，金属薄膜层中的金属薄膜材料通过氧化还原作用在第二非导电介质薄膜层中生长出金属纳米细丝，原有第二非导电介质薄膜层局部区域的介电常数发生改变，传感单元中第一非导电介质薄膜层与第二非导电介质薄膜层的对称环境被破坏，传感器穿透深度减小；

通过加电压装置对忆阻单元施加负向偏置电压，第二非导电介质薄膜层中生长出金属纳米细丝在反向电场作用下迁移回金属薄膜层内，传感单元中第一非导电介质薄膜层与第二非导电介质薄膜层的对称环境恢复，传感器穿透深度还原到无偏置电压时。