基于C型太赫兹超材料的高灵敏度生物传感器

发布时间：2021-08-21 02:30

　　提出了一种基于C型超材料的太赫兹波段高灵敏度透射型生物传感器。利用电磁场软件CST2016对其传感器的特性进行研究。通过改变四个微纳金属结构的旋转角度、微纳金属结构的位置,对其传感器的Q值特性进行了分析,并进一步研究了微流通道的通道高度、覆盖层和基底的介电常数对其传感器灵敏度的影响。研究结果表明,当微纳金属结构旋转角度75°,上下金属结构间位置相对平移3μm,微流通道高度45μm,覆盖层和基底采用相对介电常数为2.25的聚乙烯材料时,设计的C型超材料生物传感器的灵敏度为0.0936 THz/RIU。该传感器在太赫兹波生物医学领域有着广阔的应用前景。 

【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(04)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

(a) 传感器剖面结构示意图;(b) 金属单元结构示意图

在电磁场软件CST2016中建立传感器的初始模型,其初始模型如图1(b)所示,接着对传感器进行优化分析。首先对金属微纳结构进行旋转变换,按图2所示的旋转方式对每个微纳金属结构进行旋转操作。将金属1、4按照顺时针的方向旋转θ角度,将金属2、3按照逆时针的方向旋转θ角度,分析其传感器在不同旋转角度时的Q值和透过率。分别对金属结构旋转角度为0°,20°,40°,60°,65°,70°,75°,80°,90°的模型进行了传输特性仿真比较,经过旋转后Q值得到了提高。将每个角度仿真后得到的传输系数S21用Origin8软件画图,结果如图3所示。

分别对金属结构旋转角度为0°,20°,40°,60°,65°,70°,75°,80°,90°的模型进行了传输特性仿真比较,经过旋转后Q值得到了提高。将每个角度仿真后得到的传输系数S21用Origin8软件画图,结果如图3所示。将每次金属结构旋转不同角度后的透射谱线仿真数据进行汇总分析比较,其结果如表1所示。


本文编号：3354706