[发明专利]一种基于平板对称结构的折射率传感器

说明书

本发明涉及一种基于平板对称结构的折射率传感器，包括基底，基底上设有金属纳米结构，金属纳米结构包括两个沿横向间隔设置的且沿纵向对称设置的金属纳米线单元，各金属纳米线单元均包括沿纵向间隔设置的两个横向金属纳米线和连接于两个横向金属纳米线之间的竖向金属纳米线，各竖向金属纳米线和两个横向金属纳米线之间形成“工”字形结构，各竖向金属纳米线上横向设置有朝向另一个金属纳米线单元靠近并延伸的中间金属纳米线，各条金属纳米线的宽度均相等。将该结构的折射率传感器浸入待测溶液中，在该结构的上方打上一束垂直入射的测试光，就可以检测出溶液折射率并用散射暗态出现位置的波长值表示出来，该传感器灵敏度较高，结构简单，易加工。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种基于平板对称结构的折射率传感器。

背景技术

随着微电子技术的发展，传感器在尺寸、寿命、灵敏度、稳定性和响应时间等方面的要求越来越高，采用新材料开发体积更小、反应更灵敏、性能更加稳定的传感器已经成为传感器研究的重要方向。一维纳米材料具有比表面积大、表面活性高等优点，对周围环境十分敏感。使用金属纳米线为材料开发出的新型传感器具有体积小、结构简单、灵敏度高等优点，引起了广泛的关注。

Sanjida Akter等在“Highly sensitive open-channels based plasmonicbiosensor in visible to nearinfrared wavelength”中提出了一种由熔融石英层、金层、PML层及孔洞组成的折射率传感器，该折射率传感器结构复杂、制备困难，线性度较差，且敏感度较低，有时无法满足客户的需求。

发明内容

本发明的目的是提出一种结构简单、易于加工且灵敏度高的基于平板对称结构的折射率传感器。

为实现上述目的，本发明的一种基于平板对称结构的折射率传感器采用如下技术方案：一种基于平板对称结构的折射率传感器，包括基底，基底上设置有二聚体结构的金属纳米结构，金属纳米结构包括两个沿横向间隔设置的且沿纵向对称设置的金属纳米线单元，各金属纳米线单元均包括沿纵向间隔设置的两个横向金属纳米线和连接于两个横向金属纳米线之间的竖向金属纳米线，各金属纳米线单元的竖向金属纳米线和两个横向金属纳米线之间形成“工”字形结构，各金属纳米线单元的竖向金属纳米线上横向设置有朝向另一个金属纳米线单元靠近并延伸的中间金属纳米线，各条金属纳米线的宽度均相等。

所述基底上两个金属纳米线单元之间的间隙为20nm。

各条金属纳米线的宽度均为30nm。

所述金属纳米结构的厚度为10nm。

各所述横向金属纳米线的长度为90-260nm。

各所述中间金属纳米线的长度为20-140nm。

各所述纵向金属纳米线的长度为90nm。

本发明的有益效果：将该结构的折射率传感器浸入待测溶液中，在该结构的上方打上一束垂直入射的测试光，散射谱线的峰会出现一个很窄下降区间，称为散射暗态，且随着溶液折射率(即溶液浓度)的变化，该散射暗态出现的位置随波长呈线性变化，即溶液折射率(即溶液浓度)可用散射暗态出现位置的波长值表示出来，灵敏度较高。而且上述结构折射率传感器结构简单，易于加工。

附图说明

图1是本发明的一种基于平板对称结构的折射率传感器的一个实施例的结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图2的仰视图；

图4是本发明的折射率传感器的消光光谱曲线图；

图5是散射暗态出现的位置与溶液折射率的关系图；

图6是折射率传感器的品质因子及其拟合直线示意图；