一种类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪制造技术

本发明专利技术涉及一种类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪，属于分子检测仪技术领域。类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪，包括：发射电极、石墨烯基底、类光半透半反镜、类光全反射镜、收集电极、绝缘层和基底电极，发射电极和收集电极分别与石墨烯基底电连接，发射电极发射的载流子通过电子类光动量选择器后被类光半透半反镜分束，分别通过类光探测臂和类光对比臂经类光全反射镜反射到收集电极上。有益效果：石墨烯类光输运的波长更短，对电势变化更敏感，当类光电子探测臂上吸附有分子时，收集到的电子电流变化大，可以获得分子和石墨烯作用势的大小和范围从而测定分子。围从而测定分子。围从而测定分子。

【技术实现步骤摘要】
一种类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪


[0001]本专利技术属于分子检测仪
，具体涉及一种类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪。

技术介绍

[0002]分子检测技术是研究单分子的技术。由于分子尺寸小，对检测精度要求高。扫描隧道显微镜是一种比较常见的单分子检测方法，它通过隧道效应原理控制探针对单分子进行成像。但这种方法需要极低的温度环境，同时扫描速度慢，不利于生物大分子的快速检测。
[0003]近年来，研究发现石墨烯的高比表面积使得石墨烯具有较大的吸附面积，有利于分子在石墨烯表面的吸附。吸附分子会改变石墨烯的载流子浓度和散射过程，从而影响石墨烯的导电性。因此，可以通过检测石墨烯的电导率变化来检测吸附分子。但由于石墨烯的导电性随载流子浓度变化较小，需要较大的载流子浓度变化才能被检测到。这种方法只能用来测量与石墨烯作用很强的分子，且需要吸附大量分子。时间分辨率较低，无法对分子间的化学反应进行探测。
[0004]传统的光学迈克尔逊干涉仪常被用来测定单色光波长、微小位移量等。迈克尔逊干涉仪可以测量波长量级的变化量，但分子的尺寸远小于光波长。因而传统的迈克尔逊干涉仪很难用于分子的精确检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述技术问题提供一种类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪，石墨烯类光输运的电子或空穴波长更短，相比传统的迈克耳孙干涉仪灵敏度更高，且对电势变化更敏感，当类光电子探测臂上吸附有分子时，收集到的电子电流变化大，可以获得分子和石墨烯作用势的大小和范围从而测定分子。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪包括：发射电极、石墨烯基底、类光半透半反镜、类光全反射镜、收集电极、绝缘层和基底电极，所述发射电极和所述收集电极分别与所述石墨烯基底电连接，所述发射电极发射的载流子通过所述电子类光动量选择器后被所述类光半透半反镜分束，分别通过类光探测臂和类光对比臂经所述类光全反射镜反射到收集电极上，所述类光动量选择器、所述类光半透半反镜和所述类光全反射镜的栅极均设置在所述石墨烯基底的竖直上方，所述类光动量选择器、所述类光半透半反镜和所述类光全反射镜与所述石墨烯基底之间以及所述石墨烯基底与所述基底电极之间均设有所述绝缘层。
[0007]有益效果：类光载流子分别通过类光探测臂和类光对比臂经类光全反射镜反射到收集电极，由于载流子之间的干涉，收集电极收集到的电流与类光探测臂和类光对比臂的光程差密切相关。而当吸附分子后，载流子浓度变化，类光探测臂的光程将随之变化。由于石墨烯类光输运中载流子的波长在十纳米左右，分辨率可以达到1纳米以下，从而可以对分子进行探测。通过调节石墨烯基底和基底电极之间的电压，可以改变石墨烯和分子之间的
相互作用，经过拟合后可以得到石墨烯和分子之间的相互作用大小和范围，从而测量出分子的大小和种类。此外，类光输运速度快，分子探测可以在纳秒量级。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0009]进一步，所述类光全反射镜为90度V字型栅极控制的石墨烯势垒。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是：类光粒子垂直入射透射率为1，采用90度V字型栅极控制石墨烯形成的势垒所构成的类光全反射镜可以更有效的将类光粒子反射到收集电极，采用栅极调节可以更快根据石墨烯基底和基底电极之间的电压调节得到高的反射率。
[0011]进一步，所述类光半透半反镜为45度长方形栅极控制的石墨烯势垒。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是：45度栅极控制石墨烯中所形成的长方形势垒可以有效的分离类光粒子，并不会导致额外的光程差。同样采用栅极控制可以更快根据石墨烯基底和基底电极之间的电压调节得到合适的反射率和透射率。
[0013]进一步，所述类光探测臂或所述类光对比臂上设有与栅极控制的类光负折射透镜。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是：类光负折射透镜可以有效的将散射电子汇聚到收集电极，以减小载流子散射的影响。
[0015]进一步，所述绝缘层为二氧化硅材质。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：将栅极与石墨烯基底以及石墨烯基底与基底电极隔开。
[0017]进一步，所述类光半透半反镜和所述类光全反射镜均有若干个。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：类光半透半反镜和类光全反射镜都由栅极电压控制，当撤去栅极电压时该器件并不会影响电子的输运，这样通过不同的类光半透半反镜和类光全反射镜组合可以探测吸附分子的位置以及分子在石墨烯表面的移动。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的俯视图；
[0020]图2为本专利技术的剖面图；
[0021]图3为实际效果仿真图；
[0022]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0023]1、发射电极；2、石墨烯基底；3、电子类光动量选择器；4、类光半透半反镜；5、类光全反射镜；6、类光探测臂；7、类光对比臂；8、收集电极；9、绝缘层；10、基底电极；11、类光负折射透镜。
具体实施方式
[0024]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0025]实施例
[0026]如图1
‑
2所示，本实施例提供一种类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪，包括发射电极1、石墨烯基底2、类光半透半反镜4、类光全反射镜5、收集电极8、绝缘层9和基底电极10，类
光输运指的是在石墨烯、碳纳米管中的电子或空穴的传输行为和光的传输行为类似的一种特殊输运行为。所述发射电极1和所述收集电极8分别与所述石墨烯基底2电连接，所述发射电极1发射的载流子通过所述类光动量选择器3后被所述类光半透半反镜4分束，分别通过类光探测臂6和类光对比臂7经所述类光全反射镜5反射到收集电极8上进行信号探测，类光动量选择器3可以是电子或空穴类光动量选择器，所述类光动量选择器3、所述类光半透半反镜4和所述类光全反射镜5的栅极均设置在所述石墨烯基底2的竖直上方，所述电子类光动量选择器3、所述类光半透半反镜4和所述类光全反射镜5与所述石墨烯基底2之间以及所述石墨烯基底2与所述基底电极10之间均设有所述绝缘层9，所述绝缘层9为二氧化硅材质。
[0027]所述类光动量选择器3、所述类光半透半反镜4和所述类光全反射镜5都是由栅极电压调控石墨烯内的费米能级，形成势垒，从而调控电子或空穴的隧穿几率或传播方向。通过改变栅极电压可以很方便的改变入射的电子动量、电子的反射和传播，器件具有极强的可操纵性。
[0028]其中电子类光动量选择器3由2个倾斜负45度的栅极构成，栅极宽度15纳米，间隔30纳米，长200纳米，电子类光动量选择器3可以起到滤波的作用，只有特定的动量的电子才能透过电子类光动量选择器3，限制出射电子的速度和方向；其中类光半透半反镜4由1个倾斜45度栅极构成，栅极宽度20纳米，长200纳米，类光半透半反镜4将入射的电子一半反射到类光探测臂6，一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类光迈克耳孙干涉仪分子检测仪，其特征在于，包括发射电极(1)、石墨烯基底(2)、类光半透半反镜(4)、类光全反射镜(5)、收集电极(8)、绝缘层(9)和基底电极(10)，所述发射电极(1)和所述收集电极(8)分别与所述石墨烯基底(2)电连接，所述发射电极(1)发射的载流子通过类光动量选择器(3)后被所述类光半透半反镜(4)分束，分别通过类光探测臂(6)和类光对比臂(7)经所述类光全反射镜(5)反射到收集电极(8)上，所述类光动量选择器(3)、所述类光半透半反镜(4)和所述类光全反射镜(5)的栅极均设置在所述石墨烯基底(2)的竖直上方，所述类光动量选择器(3)、所述类光半透半反镜(4)和所述类光全反射镜(5)的栅极与所述石墨烯基底(2)之间以及所述石墨烯基底(2)与所述基底电极(10)之间均设有所述绝缘层...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江涛，申珅，梁毅，杨盛毅，马彦兵，曾正，杨琴，张燕，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：