本发明专利技术提供了一种高灵敏度太赫兹超表面传感器，包括：基底、介质层、金属微结构阵列、超疏液层和亲液阱，所述介质层位于所述基底上，所述介质层的上表面的一部分被所述金属微结构阵列覆盖，所述介质层的上表面的其余部分均被所述超疏液层覆盖，所述金属微结构阵列包括若干个金属微结构单元，每个所述金属微结构单元中的场强最大处均设有亲液阱，所述亲液阱设置于所述超疏液层上，并被所述金属微结构单元包围。本发明专利技术所述的太赫兹超表面传感器引入了具有亲疏液特性的超疏液层和亲液阱阵列，在超疏液层和亲液阱阵列的共同作用下，液体样品能够自主聚集在超表面传感器场强最大处，从而实现微量液体样品的超灵敏检测，并且使得检测的稳定性更高。稳定性更高。稳定性更高。
【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度太赫兹超表面传感器及其制备方法
[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种高灵敏度太赫兹超表面传感器及其制备方法。
技术介绍
[0002]太赫兹波是指波长为30
‑
3000μm，频率在0.1
‑
10THz之间的电磁波,介于红外和微波波段之间，属于宏观电子学向微观光子学的过渡区域。由于太赫兹波在电磁波谱的特殊位置，其具有光子能量低、穿透性强、特征吸收峰明显等独特的电磁性质。许多生物大分子的振动频率处于太赫兹波段，具有明显的特征吸收峰，因此传感器对微量物质的检测具有更高的灵敏度。近年来，由于微纳制造技术的快速发展，太赫兹超表面传感器在生态环境监测、食品药品分析、化学生物制品检测等领域有着广泛研究，是一种预处理简单、对待测物无损、灵敏度更高的检测手段。
[0003]目前针对太赫兹传感的研究中，大部分超表面传感器无法对某些超低浓度待测物或者痕量物质实现高灵敏检测，导致超表面传感器的可靠性不高，限制了太赫兹传感在很多领域的发展。并且，目前制备太赫兹超表面的方法主要是传统的光刻方法，这种方法制备过程复杂、周期长、成本高。因此，在太赫兹波段中设计出一款灵敏度更高、传感可靠性更好、制备方法更具柔性的超表面传感器是目前太赫兹传感领域急需解决的技术问题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种高灵敏度太赫兹超表面传感器，实现太赫兹波段对微量液体样品的高灵敏度检测。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种高灵敏度太赫兹超表面传感器，包括：基底、介质层、金属微结构阵列、超疏液层和亲液阱，所述介质层位于所述基底上，所述介质层的上表面的一部分被所述金属微结构阵列覆盖，所述介质层的上表面的其余部分均被所述超疏液层覆盖，所述金属微结构阵列包括若干个金属微结构单元，每个所述金属微结构单元中的场强最大处均设有亲液阱，所述亲液阱设置于所述超疏液层上，并被所述金属微结构单元包围。
[0007]进一步的，所述金属微结构单元为U型开口环结构。
[0008]进一步的，所述金属微结构单元的材质包括金、银、铜。
[0009]进一步的，所述金属微结构单元的厚度为10
‑
800nm，所述金属微结构单元的特征尺寸在μm
‑
亚mm量级。
[0010]进一步的，所述介质层的材料为高阻硅。
[0011]进一步的，所述介质层的厚度为200μm。
[0012]一种高灵敏度太赫兹超表面传感器的制备方法，包括：
[0013]通过激光刻蚀直写在镀金属膜介质层上制备金属微结构阵列，形成太赫兹超表面；
[0014]在介质层上除去金属微结构阵列之外的其余表面，用激光表面处理方法制备超疏液层；
[0015]用激光表面处理方法在金属微结构单元场强最大处加工亲液阱。
[0016]进一步的，激光直写关键参数：波长200
‑
1700nm、脉冲宽度10fs
‑
500ns、功率1
‑
30w、扫描速度10
‑
1000mm/s、扫描次数1
‑
100次。
[0017]进一步的，激光直写关键参数：波长200
‑
1700nm、脉冲宽度10fs
‑
500ns、功率5
‑
50w、扫描速度为10
‑
2000mm/s、扫描次数1
‑
200次。
[0018]进一步的，激光直写关键参数：波长200
‑
1700nm、脉冲宽度10fs
‑
500ns、功率3
‑
30w、扫描速度为10
‑
1000mm/s、扫描次数1
‑
200次。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术所述的太赫兹超表面传感器引入了具有亲疏液特性的超疏液层和亲液阱阵列，在超疏液层和亲液阱阵列的共同作用下，液体样品能够自主聚集在超表面传感器场强最大处，从而实现微量液体样品的超灵敏检测，并且使得检测的稳定性更高。
[0021]本专利技术所述的太赫兹超表面传感器的制备方法，通过激光直写工艺制备超表面大大缩短了加工周期，使得加工过程具有非常好的柔性和可设计性，实现了高效高质量的超表面精密加工，并且适用范围更广。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的太赫兹超表面传感器的检测系统示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的太赫兹超表面传感器的单元结构示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的制备太赫兹超表面传感器的周期结构、超疏层和亲液阱的流程图；
[0025]图4为本专利技术实施例提供的太赫兹超表面传感器在谐振点处的电场分布图；
[0026]图5为本专利技术实施例提供的单元结构上放置微量分析物后的频移曲线图。
[0027]附图标记：
[0028]1‑
太赫兹波，2
‑
金属微结构单元，3
‑
液相待测物，4
‑
亲液阱，5
‑
超疏液层，6
‑
基底，7
‑
金属层，8
‑
脉冲激光束，9
‑
无分析物的频移曲线，10
‑
分析物全覆盖的频移曲线，11
‑
分析物在场强最大处的频移曲线。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受于下面公开的具体实施的限制。
[0030]根据本专利技术实施例的一种高灵敏度太赫兹超表面传感器，包括：基底6、介质层、金属微结构阵列、超疏液层5和亲液阱4，所述介质层位于所述基底6上，所述介质层的上表面的一部分被所述金属微结构阵列覆盖，所述介质层的上表面的其余部分均被所述超疏液层5覆盖，所述金属微结构阵列包括若干个金属微结构单元2，每个所述金属微结构单元2中的场强最大处均设有亲液阱4，所述亲液阱4设置于所述超疏液层5上，并被所述金属微结构单
元2包围。超疏液层5和亲液阱4构成具有表面浸润性差异的表面。当液体分析物滴覆于传感器表面，在表面浸润性差异驱动下，液体分析物自主聚集于亲液阱4部位；亲液阱4设置于超表面传感器场强最大处，促进太赫兹波与分析物充分作用，提升太赫兹超表面传感器灵敏度。
[0031]所述金属微结构阵列包括若干呈周期性排列的金属微结构单元2，所述金属微结构阵列材料包括但不限于为金、银、铜等。金属微结构单元2的厚度为10
‑
800nm，特征尺寸在μm...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度太赫兹超表面传感器，其特征在于，包括：基底、介质层、金属微结构阵列、超疏液层和亲液阱，所述介质层位于所述基底上，所述介质层的上表面的一部分被所述金属微结构阵列覆盖，所述介质层的上表面的其余部分均被所述超疏液层覆盖，所述金属微结构阵列包括若干个金属微结构单元，每个所述金属微结构单元中的场强最大处均设有亲液阱，所述亲液阱设置于所述超疏液层上，并被所述金属微结构单元包围。2.根据权利要求1所述的高灵敏度太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述金属微结构单元为U型开口环结构。3.根据权利要求1所述的高灵敏度太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述金属微结构单元的材质包括金、银、铜。4.根据权利要求1所述的高灵敏度太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述金属微结构单元的厚度为10
‑
800nm，所述金属微结构单元的特征尺寸在μm
‑
亚mm量级。5.根据权利要求1所述的高灵敏度太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述介质层的材料为高阻硅。6.根据权利要求1所述的高灵敏度太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述介质层的厚度为200μm。7.一种高灵敏度太赫兹超表面传感器的制备方法，其特征在于，包括：通过激光刻蚀直写在镀金属膜介质层上制备金属微结构阵列，形成太赫兹超表面；在介质层上除去金属微结构阵列...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶云霞，赵锐，王思博，牟同麟，戴子杰，任旭东，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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