[发明专利]基于石墨烯太赫兹源和探测器的癌细胞波谱分析装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯太赫兹源和探测器的癌细胞波谱分析装置及方法。本分析装置的主要部分主要有石墨烯太赫兹波发生单元、载有癌细胞的金属‑介质‑金属波导、石墨烯太赫兹场效应管探测单元和锁相放大器。当石墨烯在外加电压作用下产生的高速电子流流过所覆盖的占空比依次递增的二氧化硅光栅时产生宽谱太赫兹波，该宽谱太赫兹通过载有癌细胞的金属‑介质‑金属波导被太赫兹场效应管探测单元接收，最终经过锁相放大器得到癌细胞对宽太赫兹波谱的响应信号。该分析装置将多个单元器件高度集成在一起，可与微流控系统结合高效的对癌细胞等生物样品进行太赫兹波谱分析，在生物检测领域具有广泛的应用潜力。

主权项

一种基于石墨烯太赫兹源和探测器的癌细胞波谱分析装置，其特征在于包括：石墨烯太赫兹波发生单元(1)、用于装载癌细胞的金属‑介质‑金属波导(2)、石墨烯太赫兹场效应管探测单元(3)和锁相放大器(4)；所述的石墨烯太赫兹波发生单元(1)包括第一栅极(5)、第一二氧化硅层(6)、第一石墨烯层(7)、第一源极(17)和第一漏极(8)，石墨烯太赫兹波发生单元(1)的底层为第一栅极(5)，第一栅极(5)向上依次为第一二氧化硅层(6)和第一石墨烯层(7)，所述的第一二氧化硅层(6)与第一石墨烯层(7)接触的一侧设置有若干平行排列的凹槽，所述的凹槽Y轴方向长度相同，X轴方向宽度依次增加，形成光栅结构(18)，所述的第一源极(17)和第一漏极(8)设置于第一石墨烯层(7)上部且分别位于第一石墨烯层(7)的两侧；所述金属‑介质‑金属波导(2)包括两个金属块(9)和用于放置癌细胞的介质腔，两个金属块(9)分别设置于第一源极(17)和第一漏极(8)上方，两个金属块(9)之间为介质腔；所述石墨烯太赫兹场效应管探测单元(3)包括第二二氧化硅层(10)、第二石墨烯层(11)、第二栅极(13)、第二漏极(12)和第二源极(15)，所述的第二二氧化硅层(10)作为第二石墨烯层(11)的支撑物位于金属‑介质‑金属波导(2)上方，第二二氧化硅层(10)上覆盖有第二石墨烯层(11)，第二栅极(13)、第二漏极(12)和第二源极(15)位于第二石墨烯层(11)上方；所述的锁相放大器(4)与第一源极(17)、第二漏极(12)相连。