[发明专利]一种法诺共振MDM超表面高灵敏度背景折射率传感器

说明书

本发明公开了一种法诺共振MDM超表面高灵敏度背景折射率传感器，包括多个侧面相互连接的单元结构，单元结构包括介质层和分别设于介质层上下表面且关于介质层对称的两个金属层，金属层包括设于介质层上的两个第一金属片和两个第二金属片，两个第一金属片间隔设置，两个第二金属片间隔设置，第一金属片和第二金属片间隔设置。本发明提供的法诺共振MDM超表面高灵敏度背景折射率传感器，第一金属片和第二金属片使得金属层结构纵向不对称，使其电偶极子增强，与超表面结构中的磁偶极子相互作用，使得应用于具有法诺共振的超表面结构时，对周围背景折射率进行探测时具有高的灵敏度，且制备工艺简单。

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种法诺共振M(金属)D(介质)M(金属)超表面高灵敏度背景折射率传感器。

背景技术

明模和暗模之间的干涉在光谱上表现出非对称线形的现象叫法诺共振。法诺共振一直是人们在纳米光子学领域感兴趣的方向，在许多纳米光子平台如光子晶体、等离子和超材料等都已经实现。法诺共振可以显著地改善表面等离激元共振由于尺寸增加而引起的局域场强增大受限的问题，激发出异常强的电磁场，提高功能器件的性能，在探测周围物质的折射率时会很灵敏。因而被广泛应用于生物化学相关领域，如环境监测、疾病监控等。

随着微纳工艺的发展，对于超材料的法诺共振的研究逐渐增多，现有的折射率传感器的几何结构相对复杂，制备工艺困难，而且传感灵敏度不高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种法诺共振MDM超表面高灵敏度背景折射率传感器，以解决现有折射率传感器制备工艺困难，传感灵敏度不高的问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种法诺共振MDM超表面高灵敏度背景折射率传感器，包括多个侧面相互连接的单元结构，所述单元结构包括介质层和分别设于所述介质层上下表面且关于所述介质层对称的两个金属层，所述金属层包括设于所述介质层上的两个第一金属片和两个第二金属片，两个所述第一金属片间隔设置，两个所述第二金属片间隔设置，所述第一金属片和所述第二金属片间隔设置。

进一步地，所述金属层的材质为金或银。

进一步地，所述第一金属片的横截面形状为方形，和\或，

所述第二金属片的横截面形状为方形。

进一步地，所述第一金属片的横截面形状为正方形，所述第一金属片的横截面边长为1.7～2.7微米，所述第二金属片的横截面形状为正方形，所述第二金属片的横截面边长为1.9～2.8微米。

进一步地，所述第一金属片和所述第二金属片的厚度相等。

进一步地，所述第一金属片和所述第二金属片的厚度均为40～60纳米。

进一步地，所述介质层的折射率为1.6～2.8。

进一步地，所述介质层的材质为ZnS、Al₂O₃或ZnTe。

进一步地，所述介质层的厚度为90～130纳米。

进一步地，所述单元结构沿所述介质层的侧面呈若干行和若干列分布。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：由多个单元结构相互连接形成周期，单元结构包括介质层和设于介质层上下表面且关于介质层对称的两个金属层，结构简单，制备工艺简单，金属层包括设于介质层上的两个第一金属片和两个第二金属片，两种金属片使得金属层结构纵向不对称，使其电偶极子增强，与超表面结构中的磁偶极子相互作用，使得应用于具有法诺共振的超表面结构时，对周围背景折射率进行探测时具有高的灵敏度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的法诺共振MDM超表面高灵敏度背景折射率传感器的示意图；