一种太赫兹传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种太赫兹传感器，包括盖层和衬底。盖层与衬底相对设置，盖层上与衬底相对的一面设置有金属微结构阵列，衬底上与盖层相对的一面设置有金属反射镜面，金属微结构阵列与金属反射镜面之间存在空隙。盖层与金属反射镜面之间的空隙形成微流通道，微流通道用于容纳待检测液体样品，且微流通道的高度为微米级。本发明专利技术以金属微结构阵列作为超材料，以金属微结构阵列、金属反射镜面和二者之间的空隙构成超材料吸波器，进而利用超材料对周围环境的介电性质的变化非常敏感、超材料吸波器的法布里

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹传感器


[0001]本专利技术涉及液体检测
，特别是涉及一种超材料吸波器集成微流通道的双带太赫兹传感器。

技术介绍

[0002]太赫兹波是指频率在0.1～10THz范围内的电磁波，其以低光子能量、强穿透性、指纹谱特性等独特性质在生物医学领域拥有广阔的应用前景。同时，太赫兹传感器作为一种无标记传感器，在生物微量检测领域具有广阔的应用前景。但是目前大多数太赫兹传感器在检测液体样品时，都是将样品干燥后附着在表面，这与生物分子所处的溶液环境相差太大，致使得出的检测结果不够准确。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种太赫兹传感器，实现对液体样品的定量定性检测，检测结果准确，精度高。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种太赫兹传感器，所述传感器包括盖层和衬底；
[0006]所述盖层与所述衬底相对设置；所述盖层上与所述衬底相对的一面设置有金属微结构阵列；所述衬底上与所述盖层相对的一面设置有金属反射镜面；所述金属微结构阵列与所述金属反射镜面之间存在空隙；
[0007]所述盖层与所述金属反射镜面之间的空隙形成微流通道；所述微流通道用于容纳待检测液体样品；所述微流通道的高度为微米级。
[0008]可选的，所述金属微结构阵列包括多个在二维空间内按照行列方式均匀排布的谐振单元；相邻两个所述谐振单元的间距为120
‑
125μm。
[0009]可选的，所述谐振单元包括金属环和十字形金属；所述十字形金属的各个端部均垂直设置有条状金属，任意两个所述条状金属之间有空隙；所述十字形金属和所述条状金属均位于所述金属环内；所述谐振单元为轴对称结构。
[0010]可选的，所述条状金属为直线状或曲线状。
[0011]可选的，所述微流通道的高度为4
‑
6μm，宽度为1000
‑
5000μm。
[0012]可选的，所述盖层的厚度为40
‑
100μm；所述盖层的材料为硅、石英、聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺、聚乙烯或聚四氟乙烯。
[0013]可选的，所述衬底的厚度为10
‑
500μm；所述衬底的材料为硅、石英或半导体材料。
[0014]可选的，所述金属微结构阵列的厚度为120
‑
200nm；所述金属微结构阵列的材料为Al、Au、Ag、Cu或Ti/Pt/Au。
[0015]可选的，所述金属反射镜面的厚度为120
‑
200nm；所述金属反射镜面的材料为Al、Au、Ag、Cu或Ti/Pt/Au。
[0016]可选的，所述金属微结构阵列和所述金属反射镜面的厚度和材料相同。
[0017]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0018]本专利技术所提供的一种太赫兹传感器，包括盖层和衬底。盖层与衬底相对设置，盖层上与衬底相对的一面设置有金属微结构阵列，衬底上与盖层相对的一面设置有金属反射镜面，金属微结构阵列与金属反射镜面之间存在空隙。盖层与金属反射镜面之间的空隙形成微流通道，微流通道用于容纳待检测液体样品，且微流通道的高度为微米级。本专利技术以金属微结构阵列作为超材料，以金属微结构阵列、金属反射镜面和二者之间的空隙构成超材料吸波器，进而利用超材料对周围环境的介电性质的变化非常敏感、超材料吸波器的法布里
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珀罗谐振腔使局域电磁场谐振显著增强的特点，以及太赫兹波的低光子能量、强穿透性、指纹谱特性等独特性质，实现对液体样品的定量定性检测作用。利用微流通道将待检测液体样品控制在微米量级以减轻水分对于太赫兹的强吸收作用，在0.2
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1.4THz频段内产生两个高吸收率、高Q值的谐振峰，显著提高检测灵敏度。同时，设置金属微结构阵列处于微流通道中，且微流通道位于超材料吸波器的介质层，实现对微量液体样品的快速便捷检测的同时，由于位于微流通道内的待检测液体样品与超材料吸波器的反射腔体重合，使局部电磁场得到增强，提高了检测灵敏度，检测结果精确，检测精度高。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1所提供的传感器的结构示意图。
[0021]图2为本专利技术实施例1所提供的金属微结构阵列的结构示意图。
[0022]图3为本专利技术实施例1所提供的谐振单元的结构示意图。
[0023]图4为本专利技术实施例1所提供的传感器在不同折射率样品下的吸收谱图。
[0024]图5为本专利技术实施例1所提供的传感器频率偏移量随折射率变化的结果图。
[0025]图6为本专利技术实施例1所提供的传感器在谐振频点处的x
‑
z电场分布图。
[0026]符号说明：
[0027]1‑
盖层；2
‑
衬底；3
‑
金属微结构阵列；4
‑
金属反射镜面；31
‑
谐振单元；311
‑
金属环；312
‑
十字形金属；313
‑
条状金属。
具体实施方式
[0028]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0029]本专利技术的目的是提供一种太赫兹传感器，实现对液体样品的定量定性检测，检测结果准确，精度高。
[0030]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0031]实施例1：
[0032]本实施例用于提供一种太赫兹传感器，如图1所示，所述传感器包括盖层1和衬底2。
[0033]盖层1与衬底2相对设置。盖层1上与衬底2相对的一面设置有金属微结构阵列3，衬底2上与盖层1相对的一面设置有金属反射镜面4，即金属微结构阵列3附着于盖层1朝向衬底2的一面上，金属反射镜面4附着于衬底2朝向盖层1的一面上，且金属微结构阵列3与金属反射镜面4之间存在空隙。通过这一结构设置，以金属微结构阵列3作为超材料，超材料是一种人工复合电磁材料，可以通过调节超材料的谐振单元实现特殊电磁特性的按需定制，且超材料对周围介电环境的变化非常敏感，可以应用于传感领域。并且通过金属微结构阵列3、金属反射镜面4以及金属微结构阵列3与金属反射镜面4之间的空隙组成超材料吸波器，超材料吸波器作为超材料的典型结构之一，主要由金属
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介质
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹传感器，其特征在于，所述传感器包括盖层和衬底；所述盖层与所述衬底相对设置；所述盖层上与所述衬底相对的一面设置有金属微结构阵列；所述衬底上与所述盖层相对的一面设置有金属反射镜面；所述金属微结构阵列与所述金属反射镜面之间存在空隙；所述盖层与所述金属反射镜面之间的空隙形成微流通道；所述微流通道用于容纳待检测液体样品；所述微流通道的高度为微米级。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述金属微结构阵列包括多个在二维空间内按照行列方式均匀排布的谐振单元；相邻两个所述谐振单元的间距为120
‑
125μm。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述谐振单元包括金属环和十字形金属；所述十字形金属的各个端部均垂直设置有条状金属，任意两个所述条状金属之间有空隙；所述十字形金属和所述条状金属均位于所述金属环内；所述谐振单元为轴对称结构。4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述条状金属为直线状或曲线状。5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述微流通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚丽平，杨洁萍，邓琥，李宗仁，武志翔，熊亮，屈薇薇，李占锋，何俊，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：