一种异质结太赫兹超材料传感器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116008222A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211725205.7(22)申请日2022.12.30(71)申请人枣庄学院地址277160山东省枣庄市市中区北安路1号(72)发明人姚海云梁兰菊闫昕王子群胡晓飞李振华(74)专利代理机构北京鼎云升知识产权代理事务所(普通合伙)11495专利代理师吕玉健(51)Int.Cl.G01N21/3586(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种异质结太赫兹超材料传感器及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种异质结太赫兹超材料传感器及其制备方法，其中该传感器包括：二氧化硅衬底层，及其依次位于所述二氧化硅衬底层上的聚酰亚胺柔性介质层、金属阵列层、石墨烯层和氮化碳层；其中，所述金属阵列层上具有多个金属周期结构单元；所述金属周期结构单元用于与太赫兹波发生共振。本发明通过在金属阵列层设置与太赫兹波发生共振的金属周期结构单元，可以改变金属阵列层的表面介质环境，致使太赫兹波段内所涉及的谐振频率和透射幅度发生改变，进而实现了对蛋白质超灵敏、多维度的探测。CN116008222ACN116008222A权利要求书1/1页1.一种异质结太赫兹超材料传感器，其特征在于，包括：二氧化硅衬底层，及其依次位于所述二氧化硅衬底层上的聚酰亚胺柔性介质层、金属阵列层、石墨烯层和氮化碳层；其中，所述金属阵列层上具有多个金属周期结构单元；所述金属周期结构单元用于与太赫兹波发生共振。2.根据权利要求1所述的一种异质结太赫兹超材料传感器，其特征在于，所述金属阵列层上的金属周期结构单元由“D”形与“C”形谐振环组合构成。3.根据权利要求2所述的一种异质结太赫兹超材料传感器，其特征在于，所述二氧化硅衬底层的厚度为300μm，大小为1.5cm×1.5cm。4.根据权利要求3所述的一种异质结太赫兹超材料传感器，其特征在于，所述聚酰亚胺柔性介质层的厚度为2μm。5.根据权利要求4所述的一种异质结太赫兹超材料传感器，其特征在于，所述金属阵列层的厚度为2μm。6.根据权利要求5所述的一种异质结太赫兹超材料传感器，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为1nm。7.根据权利要求6所述的一种异质结太赫兹超材料传感器，其特征在于，所述氮化碳层的厚度为10nm。8.一种异质结太赫兹超材料传感器的制备方法，其特征在于，包括：将聚酰亚胺薄膜旋涂到二氧化硅基板上，形成聚酰亚胺柔性介质层和二氧化硅衬底层；利用光刻技术在聚酰亚胺柔性介质层上制作金属阵列层；其中，所述金属阵列层上具有多个金属周期结构单元；所述金属周期结构单元用于与太赫兹波发生共振；将石墨烯薄膜转移到所述金属阵列层表面，形成石墨烯层；在所述石墨烯层上旋涂氮化碳层得到异质结太赫兹超材料传感器。2CN116008222A说明书1/4页一种异质结太赫兹超材料传感器及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及太赫兹超材料传感器技术领域，特别是涉及一种异质结太赫兹超材料传感器及其制备方法。背景技术[0002]太赫兹波(Terahertz,0.1THz‑10THz)因其具有频带宽、相干性强、测量信噪比高等不可替代的独特优势，在6G宽带通信、军事雷达、国家安全、医学成像、生物检测等领域呈现出广阔的应用前景。由于太赫兹波具有低散射特点，光子能量(4.1meV)远小于X射线光子能量(0.12～120kev)且远低于生物分子间的各种化学键的键能，对生物体组织无有害电离和化学损伤，因此太赫兹波是进行生物检测的理想光源，在生物医学领域具有很大的应用前景。然而自然界很多物质对于太赫兹波的响应很弱，阻碍了生物分子的高灵敏探测，超材料的出现解决了这一瓶颈。超材料是具有亚波长大小的人工微结构经过周期性排列构成的，其具有的独特电磁特性是自然材料不具备的。[0003]蛋白质在人类的新陈代谢、生长发育和机体衰老过程中发挥重要作用，当机体发生严重病变甚至癌变时，某些蛋白质表现出明显功能异常。因此发展一系列新型超灵敏分析检测与肿瘤等重大疾病密切相关的蛋白质方法，对临床疾病的早期诊断、针对性治疗、药物研发筛选等方面具有重要的学术意义和应用价值。但是如何从种类繁多、成分复杂且含量较低的生物样品中实现目标蛋白的高灵敏、多维度快速检测还存在诸多技术难题需要解决。现有结合太赫兹超材料技术可实现对蛋白质分子的探测，但是依然难以实现探测的超高灵敏度和灵活的多维度探测。因此，迫切需要发展新材料、新技术结合太赫兹超材料来提供蛋白质分子探测的新型传感技术。发明内容[0004]为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种异质结太赫兹超材料传感器及其制备方法。[0005]为实现上述目的，本发明提供了如下方案：[0006]一种异质结太赫兹超材料传感