作者单位
摘要
1 广西师范大学 物理科学与技术学院, 广西 桂林 541004
2 深圳大学 物理与光电工程学院, 广东 深圳 518061
为了提高铝基等离子体传感器的灵敏度和稳定性,提出了一种基于相位调制增敏的表面等离子体共振传感结构:铝膜-石墨烯复合结构.采用Kretschmann传感结构,将铝膜和多层石墨烯依次沉积在高折射率棱镜上.基于传输矩阵原理,模拟计算激发光波长为632.8 nm时,几何结构参数对传感性能的变化规律.研究结果表明,相比于传统的角度调制模式,该传感结构采用相位调制模式,可以实现2个数量级的灵敏度增强.同时,石墨烯薄层的引入不仅能够有效阻止等离子体铝膜被氧化,而且能够产生近83倍的探测灵敏度增强因子.对于界面折射率变化为1.333~1.334 2 RIU,该复合结构的最大差分相位为94.663°,能够产生超高的相位探测灵敏度7.888 5×104°/RIU.该传感结构可为开发低成本、超灵敏的铝基等离子体传感器件提供参考.
表面等离子体 铝-石墨烯复合结构 传输矩阵 超灵敏生物传感 相位调制 Surface plasmon polarition Aluminum-graphene hybrid structure Transfer matrix Ultrasensitive biosensing Phase modulation 
光子学报
2020, 49(7): 0724002
作者单位
摘要
1 广西师范大学物理科学与技术学院, 广西 桂林 541004
2 深圳大学物理与光电工程学院, 广东 深圳 518061
构建了一种新型表面等离子体共振杂化结构:单层石墨烯/少层Ti3C2TxMXene/银膜,采用传输矩阵法验证了二维材料Ti3C2TxMXene用于超灵敏表面等离子体共振传感的可行性。通过优化等离子体银膜厚度和Ti3C2TxMXene层数,该等离子体杂化结构的光子吸收和能量损耗达到有效平衡。理论计算结果表明,当入射光波为632.8 nm时,单层石墨烯/3层Ti3C2TxMXene/35 nm银膜的最优配置传感结构能够产生一个趋近于零的光学反射率(3.48×10 -9)。当传感界面发生0.0012 RIU的微弱折射率变化时,可实现110.55°的最大相位差响应,进而获得高达9.21×10 4(°)/RIU的相位探测灵敏度。相比于传统的基于角度调制的传感结构,该等离子体传感结构能够提高4个数量级的增强因子。 因此,所构建的新型表面等离子体共振杂化结构在超灵敏生化传感领域有良好的应用前景。
材料 表面等离子体共振 相位调制 超灵敏生化传感 
激光与光电子学进展
2020, 57(9): 091601

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