[发明专利]基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法

权利要求书

1.基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法，其特征在于，包括窄带可调谐光源和模块化传感阵列芯片，所述模块化传感阵列芯片的单元结构由CMOS图像层、隔离层、等离激元层组成；所述CMOS图像层由衬底层和COMS像元层组成，所述隔离层由中间介质层和钝化层组成，所述等离激元层由介质衬底层和金属圆片层组成，所述衬底层、COMS像元层、中间介质层、钝化层、介质衬底层、金属圆片层自下而上复合而成，所述金属圆片层呈周期性均匀分布在介质衬底层上。

2.据权利要求1所述的基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法，其特征在于，相邻两个所述模块化传感阵列芯片的单元结构之间的距离定义为D，两个所述模块化传感阵列芯片的单元结构之间的距离D的范围是2μm-4μm。

3.据权利要求2所述的基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法，其特征在于，两个所述模块化传感阵列芯片的单元结构之间的优选距离D为2.6μm。

4.根据权利要求1所述的基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法，其特征在于，所述介质衬底层和金属圆片层组成等离激元层，所述介质衬底层的材质为二氧化硅(SiO₂)，所述金属圆片层的材质为金(Au)或铝(Al)，所述钝化层的材质为氮化硅(Si₃N₄)，采用电子束蒸发工艺制备。

5.根据权利要求1所述的基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法，其特征在于，所述传感阵列芯片的结构参数包括：在所述传感阵列芯片上形成16×16的模块化单元，每一个单元对应一个特定共振波长的单元结构，所述模块化传感阵列芯片的单元结构由衬底层、CMOS像元层、中间介质层、钝化层、介质衬底层、金属圆片层自下而上复合而成；所述中间介质层的厚度t1为300nm；所述钝化层的厚度t2为520nm；所述介质衬底层的厚度t3为400nm；所述金属圆片层的高度t4为80nm；所述金属圆片层的周期p在380nm-530nm以间隔10nm递增；所述单一金属圆片的直径d的范围为75nm-150nm以间隔5nm递增；从而形成周期p和直径d的16×16种排列组合结构。

6.根据权利要求1所述的基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法，其特征在于，所述模块化传感阵列芯片可以应用于分子条形码传感，实现对不同浓度样品的检测；首先，测量16×16的模块化传感阵列芯片在纯水里的透射强度；其次，对芯片进行生物功能化之后再次测量透射强度，所述生物功能化采用分子结构尺寸为20-100nm的待测溶液执行；最后，将两次所测透射强度的256个数据分别映射成一维的分子条形码；通过比对两个分子条形码透射强度最大值的光谱偏移，计算出待测样本浓度。

7.根据权利要求1所述的基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法，其特征在于，所述中间介质层的材质为二氧化硅(SiO₂)，采用气相化学沉积制备。

8.根据权利要求4所述的基于模块化超构表面和CMOS图像传感器的分子条形码检测法，其特征在于，所述二氧化硅(SiO₂)的折射率范围为1.44-1.48，所述二氧化硅(SiO₂)的优选折射率为1.46，所述金属圆片层采用相干光刻工艺制备。