基于多层异质结的硫系光纤表面等离子体共振传感器在近红外波段的超高品质因数模拟

DOI:10.1109/JSEN.2019.2895103 期刊:IEEE Sensors Journal 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:44:50
摘要: 等离子体结构中辐射阻尼的动态特性对显著提升等离子体传感器性能具有巨大潜力。本研究探索了基于Si-Ag-石墨烯-Al2O3异质结的光纤等离子体传感器结构中动态辐射阻尼的精细调控。选用低折射率稀土掺杂硫系玻璃作为近红外波段光纤材料,通过研究Ag层与Al2O3层厚度在较宽波长范围内的同步调控,最大限度提升传感器性能。另一项创新研究是考察石墨烯层的存在与否对传感器性能的影响。结果表明:采用含石墨烯的传感器时,在969 nm波长处使用5.2 nm厚Al2O3层和36.6 nm厚Ag层可获得高达19212.67 RIU-1的品质因数(FOM)。该数值显著优于现有宣称高FOM值的等离子体传感器。本研究成果对开发高性能表面等离子体共振生物传感器具有重要价值。
作者: Anuj K. Sharma,Baljinder Kaur
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研究基于Si-Ag-石墨烯-Al2O3异质结的光纤等离子体传感器结构中动态辐射阻尼的精细调控,以提升传感器性能,特别是在近红外光谱区域实现高优值(FOM)。

基于Si-Ag-石墨烯-Al2O3异质结的光纤等离子体传感器在优化层厚(5.2纳米Al2O3和36.6纳米Ag)并引入石墨烯后,在969纳米波长处实现了高达19212.67 RIU⁻¹的优异品质因数(FOM),显著超越现有等离子体传感器。该发现对开发近红外区域具有更高灵敏度和精度的SPR生物传感器至关重要。

该研究基于模拟,可能未考虑实际制造挑战、材料缺陷或可能影响传感器性能的环境因素。此外,调谐范围和特定条件(例如969纳米波长)可能限制其推广至其他光谱区域或材料。

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