[发明专利]基于导波共振的传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于导波共振的传感器，其特征在于，包括：

衬底；

形成于该衬底上的自支撑薄膜结构；以及

形成于该自支撑薄膜结构中的球形空气孔阵列，用于承载待测样品，利用该球形空气孔阵列中的导波共振来探测该待测样品的折射率变化。

2.根据权利要求1所述的基于导波共振的传感器，其特征在于，所述球形空气孔阵列呈三角格子周期排列，x和y方向周期介于800纳米至2800纳米之间。

3.根据权利要求1所述的基于导波共振的传感器，其特征在于，对于所述球形空气孔阵列中的单个空气孔，其半径介于400纳米至800纳米之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于导波共振的传感器，其特征在于，所述自支撑薄膜结构采用的材料为碳化硅或氮化硅。

5.一种基于导波共振的传感器的制备方法，其特征在于，包括：

提供衬底；以及

在所述衬底上形成带有球形空气孔阵列的自支撑薄膜结构。

6.根据权利要求5所述的基于导波共振的传感器的制备方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底，在所述衬底上形成带有球形空气孔阵列的自支撑薄膜结构，包括：

在硅衬底上自组装生成单层二氧化硅球，形成三角格子周期密堆积排列的二氧化硅球；

采用等离子体增强化学气相沉积方法在二氧化硅球上沉积碳化硅或氮化硅；

采用湿法刻蚀方法从硅衬底背面去除图形区的硅衬底，形成自支撑薄膜结构；

采用湿法刻蚀方法去除二氧化硅球，形成带有球形空气孔阵列的自支撑薄膜结构。

7.根据权利要求6所述的基于导波共振的传感器的制备方法，其特征在于，所述三角格子周期密堆积排列的二氧化硅球，其x和y方向周期介于800纳米至2800纳米之间。

8.根据权利要求6所述的基于导波共振的传感器的制备方法，其特征在于，对于所述球形空气孔阵列中的单个球形空气孔，其半径介于400纳米至800纳米之间。

9.一种传感器测试系统，包括权利要求1-4中任一项所述的基于导波共振的传感器，还包括：所述传感器的自支撑薄膜上及球形空气孔阵列内的待测液态或者气态样品，位于待测液态或者气态样品之上的光源、半反半透膜以及光探测器。

10.根据权利要求9所述的传感器测试系统，其特征在于，由光源发出的探测光经过半反半透膜后垂直入射到自支撑薄膜结构上；自支撑薄膜结构上分布有球形空气孔阵列，球形空气孔阵列中的球形空气孔呈三角格子密堆积周期分布，探测光垂直入射到带有球形空气孔阵列的自支撑薄膜结构上，在某些波长会产生导波共振，导波共振模式与待测液态或者气态样品相互作用，然后反射光沿入射光路垂直出射，经过半反半透膜，最后反射光由光探测器接收。