[发明专利]一种光子晶体纳米流体传感器、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种基于微电子机械系统的光子晶体纳米流体传感器，其特征在于，该光子晶体纳米流体传感器包括按照由下至上的顺序依次设置的光刻胶层、硅晶片基底、第一折射率材料薄膜层、第二折射率材料薄膜层和聚合物材料封接层，所述第一折射率材料铺满所述硅晶片基底的上表面,所述第二折射率材料薄膜层的顶端设置有方波形的光栅结构，所述光栅结构包括多个通槽和多个凸起并且它们交替排列，所述凸起的顶端与所述第一折射率材料薄膜层的底端面接触，所述光刻胶层、硅晶片基底、第一折射率材料薄膜层和第二折射率材料薄膜层共同构成传感器基体层，所述传感器基体层上设置有与所有通槽均连通的进流口和出流口。

2.根据权利要求1所述的光子晶体纳米流体传感器，其特征在于，所述的第一折射率材料薄膜层的厚度h₁为1μm-5μm，第二折射率材料薄膜层厚度h₂为50nm-500nm，贵金属溅镀在第二折射率材料薄膜层的上表面并使所述贵金属铺满所述第二折射率材料薄膜层的上表面，从而形成贵金属薄膜层，贵金属薄膜层厚度h₃为10nm-50nm，感光材料旋涂在贵金属薄膜层的上表面并使所述感光材料铺满所述贵金属薄膜层的上表面，从而形成感光材料薄膜层，感光材料薄膜层厚度h₄为200nm-500nm，光刻胶层厚度h₆为1μm-3μm。

3.根据权利要求1所述的光子晶体纳米流体传感器，其特征在于，所述第一折射率材料为SiO₂或SiO_xN_y。

4.根据权利要求1所述的光子晶体纳米流体传感器，其特征在于，所述聚合物材料为PDMS，PMMA或SU8胶。

5.根据权利要求1所述的光子晶体纳米流体传感器，其特征在于，所述第二折射率材料薄膜为ZnS，Si₃N₄，TiO₂，ZnO或碲酸盐玻璃。

6.根据权利要求1所述的光子晶体纳米流体传感器，其特征在于，所述第二折射率材料薄膜层可见光波段折射率系数为n_g，第一折射率材料薄膜层的可见光波段折射率系数为n_l，光栅结构的可见光波段折射率系数为n_c，聚合物材料层的可见光波段折射率系数为n_up，光子晶体纳米流体传感器的有效可见光波段折射率系数为n_eff，并且它们满足如下关系：

max{n_l，n_c，n_up}＜n_eff＜n_g

其中，max表示所有可能取值中的最大值。

7.根据权利要求1所述的光子晶体纳米流体传感器，其特征在于，所述第一折射率材料薄膜层的可见光波段折射率系数为1.4-1.6，所述第二折射率材料薄膜层的可见光波段折射系数为1.8-2.8，所述聚合物的可见光波段折射率系数为1.4-1.6。