导　　师： 范滇元;项元江

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 深圳大学

摘　　要： 近年来随着科学和商业的发展需求,各种高性能的生物传感器相继出现,其中光学生物传感器由于具有高灵敏度,免标记,高检测速度等优点受到人们的青睐。表面等离子体共振(surface plasma resonance,SPR)生物传感器是光学传感器中发展较迅速和较全面的一种传感器,但是SPR生物传感器用具有负介电常数的金属作为激发元件,这会使得传感器的内部损耗增大,从而影响传感器的灵敏度和品质因子。为了解决这个问题,新型的二维材料如石墨烯、二硫化钼等被运用于提高生物传感器的性能。另一方面研究者们选择了损耗几乎可以忽略不计的一维光子晶体结构,设计出布洛赫表面波(Bloch surface wave,BSW)生物传感器,以此来弥补SPR生物传感器当中存在的局限性问题。在本论文的研究当中,主要利用二维材料的特性来提高SPR生物传感器的性能,同时还利用二维材料和光子晶体的结合设计出高性能的BSW生物传感器。主要的研究成果如下:(1)设计一个棱镜耦合的SPR生物传感器,这个传感器结构利用两层已知厚度的金层夹着数层二硫化钼,以此形成波导结构,从而激发SPR现象,最后还在传感器结构的表面镀上数层石墨烯来提高传感器的性能,同时石墨烯还对传感器的内部起到一定的保护作用。在这项工作当中先后讨论二硫化钼和石墨烯层数对传感器反射率曲线的影响,并且在综合各方面性能的情况下,对二硫化钼和石墨烯的层数进行优化,最终在4层二硫化钼和1层石墨烯的情况下达到传感器结构的最大角度灵敏度为182/RIU,这个灵敏度值要比传统的SPR生物传感器的灵敏度高。这项成果发表于IEEE Photonics Journal上。(2)在研究光子晶体生物传感器的时候,发现传感器的反射率曲线在临界角前出现一个适合于生物分子检测的下降尖峰,所以这项工作就利用光子晶体加上石墨烯/二硫化钼设计出

关 键 词： 生物传感器 生物传感器 石墨烯 二硫化钼

领　　域： []