纳米银局域增强SPR生物传感器的研究

发布时间：2023-04-05 19:16

　　光波导表面等离子体共振(CPWR)是利用波导边界处的消逝波来激发表面等离子体激元,使波导中的光场能量耦合到表面等离子体激元(SPP)中以产生表面等离子体共振(SPR)的现象;本文将BK7棱镜与Ag/a-SiO₂结构相结合,在a-SiO₂波导层表面处镶嵌Ag纳米颗粒以构成Ag/a-SiO₂/a-SiO₂:Ag结构新型CPWR生物传感器,利用Ag纳米颗粒在光波场下激发的局域表面等离子体共振(LSPR)与CPWR共振耦合以增强生物传感器的特征指标。在原结构基础上加一层薄电极(ITO),金属Ag在电场作用下发生电化学金属化(ECM)效应,以影响生物传感器特征指标的变化。论文得出如下主要结论:(1)波长模式检测方式下,Ag/a-SiO₂/a-SiO₂:Ag结构新型CPWR生物传感器因a-SiO₂:Ag中Ag纳米颗粒产生LSPR效应,从而使新型CPWR传感器的特征指标优于无Ag纳米颗粒型CPWR传感器,具体为共振深度变大、灵敏度增加以及品质因数(...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 SPR传感器概述
        1.1.1 表面等离子体激元
        1.1.2 SPR的波矢匹配
        1.1.3 SPR传感器的基本原理及特征指标
        1.1.4 SPR生物传感器的四种基本类型
        1.1.5 SPR生物传感器的国内外研究简介
    1.2 局域表面等离子体共振(LSPR)简要概述
        1.2.1 LSP共振
        1.2.2 SPR与 LSPR电场耦合现象
    1.3 本文研究内容
        1.3.1 选题目的
        1.3.2 论文安排
第二章 纳米银局域增强SPR生物传感器的基本原理
    2.1 表面等离子体共振基本理论
        2.1.1 表面等离子体激元的激发
        2.1.2 表面等离子体共振的反射理论
    2.2 局域表面等离子体共振基本理论
    2.3 纳米银局域增强SPR现象的理论研究
        2.3.1 纳米银局域增强SPR生物传感器结构设计
        2.3.2 a-SiO₂:Ag复合薄膜Maxwell-Garnett理论
    2.4 本章小结
第三章 Ag/a-SiO₂/a-SiO₂:Ag结构的纳米银局域增强现象
    3.1 仿真研究
        3.1.1 仿真方法与理论
        3.1.2 仿真模型建立
        3.1.3 纳米银局域表面等离子体共振的仿真分析
    3.2 测试平台搭建
        3.2.1 光学测试平台的搭建
        3.2.2 传感待测物质的选取
    3.3 Ag/a-SiO₂/a-SiO₂:Ag结构的制备
    3.4 薄膜结构的测试与表征
        3.4.1 Ag/a-SiO₂/a-SiO₂:Ag结构形貌分析
        3.4.2 a-SiO₂:Ag复合薄膜的椭偏测试研究
        3.4.3 a-SiO₂:Ag复合薄膜的XRD测试研究
        3.4.4 a-SiO₂:Ag复合薄膜的透射电镜观察与研究
    3.5 Ag/a-SiO₂/a-SiO₂:Ag结构的纳米银局域增强SPR特性研究
        3.5.1 Ag/a-SiO₂:Ag结构的纳米银LSPR现象
        3.5.2 a-SiO₂ 介质层厚度对新型结构体系SPR特性的影响分析
        3.5.3 a-SiO₂:Ag含银量对新型结构体系SPR特性的影响分析
    3.6 本章小结
第四章 ECM效应实现的可调谐SPR特征指标型生物传感器
    4.1 电化学金属化(ECM)现象概述
        4.1.1 Ag/a-SiO₂/a-SiO₂:Ag/ITO结构的ECM分析
        4.1.2 Ag/a-SiO₂:Ag/a-SiO₂/ITO结构的ECM分析
    4.2 测试平台搭建
    4.3 新型结构的制备
    4.4 新型结构的微观表征
    4.5 ECM效应实现的可调谐SPR特征指标生物传感器
        4.5.1 Ag/a-SiO₂/a-SiO₂:Ag/ITO结构
        4.5.2 Ag/a-SiO₂:Ag/a-SiO₂/ITO结构
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果



本文编号：3783974