一种折射率传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及光学技术领域，具体为一种折射率传感器及其制备方法，所述方法包括：在预先提供的基底层上沉积第一金属材料，形成金属反射镜面，在所述金属反射镜面上制备电介质层，再在所述电介质层上涂抹有机材料，对其进行冷却、干燥处理后，再对所述有机材料进行电子束刻蚀处理，得到手性结构并在其表面沉积第二金属材料，使用浸泡液浸泡沉积了所述第二金属材料的所述手性结构，移除所述手性结构上的有机材料和多余的所述第二金属材料，得到手性超材料，基于所述手性超材料，制备得到折射率传感器。通过该方法，可以便捷地制备出精度高、结构简单且能够规避环境中噪声光源影响的折射率传感器。

A refractive index sensor and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种折射率传感器及其制备方法
本专利技术涉及光学
，具体而言，涉及一种手性超材料传感器及其制备方法。
技术介绍
随着纳米光子学的兴起，光学仪器的设计使用波段也不仅仅局限于可见光的部分，而且不断向非可见光扩展。同时，在光通讯中具有重要意义的两个波1310nm、1550nm，也位于非可见光中的近红外波段之中。因此，对于光通讯而言，测量非可见光的光学参数具有十分重要的意义，折射率作为重要的光学参数，对折射率进行测量也尤为重要。在等离子体激元学领域，亚波长尺寸纳米金属结构在与入射电磁波相互作用的过程中会产生一种名为局域表面等离激元谐振(LSPR)的效应，这种效应强烈的受纳米颗粒的尺寸、形状以及周围环境的影响，这为设计折射率传感器开辟了一条新的道路。这种传感器可以检测出目标分子的微小浓度变化，也可以实现近红波段的折射率传感。然而，在实际应用中，环境中不可避免的存在一些近红外光，其将对折射率的测量产生干扰，使得近红外折射率传感器失真，测试精度低，并且一些复杂的超材料结构也增加了材料加工的难度以及成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种折射率传感器及其制备方法，该折射率传感器检测精度高、结构简单，能够规避环境中噪声光源的影响。第一方面，本专利技术实施例提供的折射率传感器制备方法包括：在预先提供的基底层上沉积第一金属材料，形成金属反射镜面；在所述金属反射镜面上制备电介质层；在所述电介质层上涂抹有机材料，对所述有机材料进行冷却、干燥处理；对干燥后的所述有机材料进行电子束刻蚀处理，得到手性结构；在所述手性结构的表面沉积第二金属材料；使用浸泡液浸泡沉积了所述第二金属材料的所述手性结构，移除所述手性结构上的有机材料和多余的所述第二金属材料，得到手性超材料；基于所述手性超材料，制备得到折射率传感器。可选地，在预先提供的基底层上沉积第一金属材料，形成金属反射镜面具体为：在所述基底层上沉积钛，形成粘附层；在所述粘附层上沉积第一金属材料。可选地，在所述金属反射镜面上制备电介质层具体为：使用物理气相沉积方法，在所述金属反射镜面上制备二氧化硅电介质层。可选地，在所述电介质层上涂抹有机材料，对所述有机材料进行冷却、干燥处理具体为：在所述电介质层上涂抹聚甲基丙烯酸甲酯材料；在所述聚甲基丙烯酸甲酯材料上刻蚀出直角梯形形状结构；冷却、干燥所述直角梯形形状结构后得到手性超材料。可选地，所述手性超材料在近红外波段具有圆二色性；所述第一金属材料和所述第二金属材料为金或者银。可选地，当所述第二金属材料为银时，使用银与铝共沉积法，进行铝掺杂，使所述手性超材料的表面钝化。可选地，使用浸泡液浸泡沉积了所述第二金属材料的所述手性结构，移除所述手性结构上的有机材料和多余的所述第二金属材料，得到手性超材料具体为：使用加热至预设温度的丙酮溶液，浸泡所述手性结构，移除所述手性结构上的有机材料和多余的所述第二金属材料。基于圆二色光源，对所述手性超材料进行测试和标定，得到手性超材料。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种折射率传感器，包括手性超材料、金属反射镜面、电介质层和基底层，所述金属反射镜面、所述电介质层和所述手性超材料依次堆叠于所述基底层上。所述手性超材料在近红外波段具有圆二色性，其表面存在对环境敏感的等离子体共振效应。可选地，所述电介质层为二氧化硅介质层。可选地，所述金属反射镜面的材质为金或银。综上所述，本专利技术实施例提供的折射率传感器及其制备方法，该方法通过在预先提供的基底层上沉积第一金属材料，形成金属反射镜面，在所述金属反射镜面上制备电介质层，再在所述电介质层上涂抹有机材料，对其进行冷却、干燥处理后，再对所述有机材料进行电子束刻蚀处理，得到手性结构并在其表面沉积第二金属材料，使用浸泡液浸泡沉积了所述第二金属材料的所述手性结构，移除所述手性结构上的有机材料和多余的所述第二金属材料，得到手性超材料，基于所述手性超材料，制备得到折射率传感器。通过该方法，可以便捷地制备出精度高、结构简单且能够规避环境中噪声光源影响的折射率传感器。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的折射率传感器的一种示意图。图标：1-基底层；2-金属反射镜面；3-电介质层；4-手性超材料。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。随着纳米光子学的兴起，光学仪器的设计使用波段也不仅仅局限于可见光的部分，而且不断向非可见光扩展。近红外光一直是人们重点关注的研究方向，近红外光可广泛应用于各种领域，如微光夜视、火控系统、光电对抗、火灾预防、环境监测、食品安全、无人驾驶等。同时光通讯的两个重要波1310nm、1550nm也位于近红外波段之中。折射率是光学材料的重要参数之一，其测量方法可分为两类:一类是应用折射率及反射、全反射定律，通过准确测量角度来求折射率的几何光学方法，如最小偏向角法、掠入射法、全反射法和位移法等。另一类是利用光通过介质(或由介质反射)后，透射光的相位变化(或反射光的偏振态变化)与折射率密切相关的原理来测定折射率的物理光学方法，如布儒斯特角法、干涉法、椭偏法等。在等离子体激元学领域，亚波长尺寸纳米金属结构在与入射电磁波相互作用的过程中会产生一种名为局域表面等离激元谐振(LSPR)的效应，这种效应强烈的受纳米颗粒的尺寸、形状以及周围环境的影响。因此，这就为设计折射率传感器开辟了一条新的道路，这种传感器可以检测出目标分子的微小浓度变化，也可以实现近红波段的折射率传感。然而，折射率在不同波段中是变化的，这对于折射率的测量精度而言是一个很大的挑战。此外，有需求提出，非可见光波段折射率测量的精度，应该和可见光相同的或者更高的测试精度。不仅如此，在实际应用中，环境中也不可避免的存在一些近红外光对折射率的测量产生干扰，使得近红外折射率传感器失真的问题依然无法解决，并且一些复杂的超材料结构也增加了材料加工的难度以及成本。基于上述研究，本专利技术实施例提供了一种折射率传感器及其制备方法。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和指示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。请结合参阅图1，图1为本专利技术实施例提供的折射率传感器的一种示意图。本专利技术实施例提供的折射率传感器，包括基底层1、电介质层3、金属反射镜面2和手性超材料4。所述金属反射镜面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种折射率传感器制备方法，其特征在于，包括：在预先提供的基底层上沉积第一金属材料，形成金属反射镜面；在所述金属反射镜面上制备电介质层；在所述电介质层上涂抹有机材料，对所述有机材料进行冷却、干燥处理；对干燥后的所述有机材料进行电子束刻蚀处理，得到手性结构；在所述手性结构的表面沉积第二金属材料；使用浸泡液浸泡沉积了所述第二金属材料的所述手性结构，移除所述手性结构上的有机材料和多余的所述第二金属材料，得到手性超材料；基于所述手性超材料，制备得到折射率传感器。

【技术特征摘要】
1.一种折射率传感器制备方法，其特征在于，包括：在预先提供的基底层上沉积第一金属材料，形成金属反射镜面；在所述金属反射镜面上制备电介质层；在所述电介质层上涂抹有机材料，对所述有机材料进行冷却、干燥处理；对干燥后的所述有机材料进行电子束刻蚀处理，得到手性结构；在所述手性结构的表面沉积第二金属材料；使用浸泡液浸泡沉积了所述第二金属材料的所述手性结构，移除所述手性结构上的有机材料和多余的所述第二金属材料，得到手性超材料；基于所述手性超材料，制备得到折射率传感器。2.根据权利要求1所述的折射率传感器制备方法，其特征在于，在预先提供的基底层上沉积第一金属材料，形成金属反射镜面具体为：在所述基底层上沉积钛，形成粘附层；在所述粘附层上沉积第一金属材料。3.根据权利要求1所述的折射率传感器制备方法，其特征在于，在所述金属反射镜面上制备电介质层具体为：使用物理气相沉积方法，在所述金属反射镜面上制备二氧化硅电介质层。4.根据权利要求1所述的折射率传感器制备方法，其特征在于，在所述电介质层上涂抹有机材料，对所述有机材料进行冷却、干燥处理具体为：在所述电介质层上涂抹聚甲基丙烯酸甲酯材料；在所述聚甲基丙烯酸甲酯材料上刻蚀出直角梯形形状结构；冷却、干燥所述直角梯形形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志明，朱奕松，余鹏，童鑫，林峰，巫江，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51