[发明专利]一种高性能折射率灵敏度传感器件及其测试方法

权利要求书

1.一种高性能折射率传感器件，其特征在通过如下步骤进行设计，具体包括：

利用有限元分析软件中的射频模块建立几何模型并选择材料，设计硅纳米线为等边三角形阵列排布，每个等边三角形的边长为1000nm；

采用硅基底及硅纳米线，设计生成等边三角形排布的金-硅共形纳米线阵列，所述硅纳米线表面覆盖金层，所述硅基底厚度为300nm,所述硅纳米线半径为300nm，所述硅纳米线深度为500-1500nm，所述金层厚度为50-90nm。

2.根据权利要求1所述的高性能折射率传感器件，其特征在于：通过如下步骤进行设计，具体包括：所述硅基底厚度为300nm,所述金-硅共形纳米线阵列中的所述硅纳米线半径为300nm，所述硅纳米线深度为500nm，所述金层厚度为60nm。

3.一种权利要求1-2中任一高性能折射率传感器件的测试方法，其特征在于包括如下步骤：

a、金-硅共形纳米线阵列传感器件三维电磁场仿真步骤：利用有限元分析软件的射频模块进行物理场设置，首先在入射系统的前表面设置一个平面光源，并运用于所述等边三角形排布的金-硅共形纳米线阵列；再设置分析条件，包括电/磁导体的光学周期性边界条件和散射边界条件；然后进行四面体网格划分；最后根据已设定的各项物理参数，从电磁学最基础的麦克斯韦方程组和连续性方程出发，选择有限元分析软件的射频模块中的稳态求解模式进行波长扫描计算求解，得到光谱响应，包括反射谱、透射谱和吸收谱；

b、金-硅共形纳米线阵列的折射率传感测试步骤：根据步骤a中的反射谱，按照从小到大的顺序依次设置不同背景折射率，将会得到不同背景折射率所对应的不同反射谱曲线；

c、根据不同反射谱曲线的最小值可以得到对应的波长，将不同折射率与所述的不同反射谱曲线的最小值对应的波长绘制成对应关系点图，并采用线性拟合的方式将对应关系点图拟合成直线图，然后利用波长变化值除以折射率变化值，得到所述直线的斜率为灵敏度。

4.根据权利要求3所述高性能折射率灵敏度传感器件的测试方法，其特征在于：所述等边三角形金-硅共形纳米线阵列中的所述硅基底厚度为300nm, 所述硅纳米线半径为300nm，所述硅纳米线深度为500nm，所述金层厚度为60nm，所述等边三角形的边长为1000nm，设置背景折射率为1.01-1.1，得出对应的反射谱曲线，在波长范围900-1100纳米之间，得出随着周围溶液折射率增加，反射谱曲线最小值对应波长发生移动，反射曲线最小值谱对应的波长位置和折射率之间的关系通过线性拟合的方式得到折射率灵敏度932nm/单位折射率。

5.根据权利要求3所述高性能折射率灵敏度传感器件的测试方法，其特征在于：所述等边三角形金-硅共形纳米线阵列中的所述硅纳米线半径为300nm，所述硅纳米线深度为500nm，所述金层厚度60nm，所述等边三角形的边长为1000nm，设置背景折射率为1.33-1.42，得出对应的反射谱曲线，在波长范围1200-1400纳米之间，得出随着周围溶液折射率增加，反射谱曲线最小值对应波长发生移动，反射谱曲线最小值对应的波长位置和折射率之间的关系通过线性拟合的方式得到折射率灵敏度972nm/单位折射率。

6.根据权利要求3所述高性能折射率灵敏度传感器件的测试方法，其特征在于：所述步骤b中设置的折射率为空气折射率或液体折射率。

7.根据权利要求3所述高性能折射率灵敏度传感器件的测试方法，其特征在于：在步骤b中将等边三角形排布的金-硅共形纳米线阵列浸入不同浓度的甘油-水混合溶液，不同浓度的甘油-水混合溶液对应不同折射率。