基于多孔金膜的太赫兹导模共振生化传感特性仿真

作者：杨泽浩; 刘紫威; 杨博; 张成龙; 蔡宸; 祁志美

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 71(21): 409-419.

DOI：10.7498/aps.71.20220722

• 太赫兹
• 纳米多孔金膜
• 生化传感
• 高灵敏度

仿真设计了一种高灵敏度太赫兹(THz)导模共振生化传感结构.该结构由硅棱镜、介质薄膜和多孔金膜组成,多孔金膜同时作为THz导波层和生化分子富集层,能够增强THz导模与生化分子间的相互作用,从而提高探测灵敏度.当采用棱镜全反射方法激励THz横电(TE)或横磁(TM)导模后,多孔金膜的吸收使得THz反射频谱出现尖锐的共振吸收峰,由此可确定THz导模的共振频率及其对液体折射率和生化分子吸附量的灵敏度.调节介质层的厚度和折射率可进一步提高上述THz传感结构的灵敏度和品质因数.在45°入射角下的仿真结果指出, TE和TM导模的共振频率随着液体折射率或生化分子吸附量的增大而线性变化,TM导模的折射率灵敏度可高达13.42 THz/RIU,品质因数达到167.70/RIU, TE导模对液体折射率的灵敏度小于TM导模,但对分子吸附量的灵敏度大于TM导模,究其原因是TE导模透出多孔金膜的消逝场比TM导模弱.

• 单位
  中国科学院; 传感技术国家重点实验室; 中国科学院大学