波導(dǎo)結(jié)構(gòu)表面等離子共振傳感器的基礎(chǔ)研究.pdf

1、表面等離子共振（Surface Plasmon Resonance，簡稱SPR）傳感器在生物檢測中表現(xiàn)出靈敏度高、檢測速度快、可實(shí)時(shí)監(jiān)測等多種優(yōu)良性能受到很多研究人員的關(guān)注。迄今為止，很多的公司都研制出各種商業(yè)化的SPR傳感器。傳統(tǒng)的SPR傳感器雖具有其他傳感器不可比擬的優(yōu)勢，但由于傳統(tǒng)的SPR傳感器的分辨率較低，不能滿足生物研究和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的高要求。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)SPR傳感器的分辨率比傳統(tǒng)SPR傳感器高一個(gè)數(shù)量級，可以檢測到更小的折射率變化量

2、。
　　傳統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)（被測物/金屬/介質(zhì)）的SPR傳感結(jié)構(gòu)在角度調(diào)制下，由于反射率曲線較寬，當(dāng)被測物折射率變化較小時(shí)，無法準(zhǔn)確判斷共振角的移動(dòng)量。本文以提升傳感器的探測極限為目標(biāo)研究了等離子長程表面共振（Plasmon Long-Range Surface Resonance）傳感結(jié)構(gòu)和耦合等離子體-波導(dǎo)共振（Couple Plasmon-Waveguide Resonance）傳感結(jié)構(gòu)。LRSPR結(jié)構(gòu)是在介質(zhì)層與金屬層之間引入一

3、層氟化鎂波導(dǎo)層，通過模擬得到不同厚度的金屬層和氟化鎂波導(dǎo)層對反射率曲線的影響（共振角、半峰寬和共振深度），金屬層和氟化鎂層最佳配比為：銀膜40nm，氟化鎂800nm；金膜30nm，氟化鎂700nm。尤其對于金膜結(jié)構(gòu)，在最優(yōu)配置下，反射率曲線的半峰寬為0.87nm。CPWR結(jié)構(gòu)是在金屬層和被測物之間引入一層波導(dǎo)層，文中分別研究了氟化鎂波導(dǎo)和二氧化硅波導(dǎo)對反射率曲線的影響。通過研究，我們發(fā)現(xiàn)如果波導(dǎo)層的厚度在10nm以內(nèi)，CPWR的反射率曲