[发明专利]一种基于金属有机骨架材料的光学Tamm态传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金属有机骨架材料的光学Tamm态传感器及其制备方法，其包括自下而上依次层叠的衬底层、金属层和光子晶体；所述光子晶体是由高折射率介质层和低折率射介质层交替层叠的周期性结构，所述光子晶体的周期数为N；所述低折率射介质层的材料为金属有机骨架材料。本发明结构简单、成本低、易制备、能检测出待测物质的种类及浓度，传感灵敏度高。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于金属有机骨架材料的光学Tamm态传感器及其制备方法。

背景技术

光学Tamm态(Optic Tamm states,OTS)是一种新型的无耗散局域界面模式，是由半导体超晶格中的电子Tamm态类比而来的光学局域态，OTS增强的场局域在不同材料的分界面处，在远离分界面的区域，强度逐渐衰减。在平面结构中，OTS可同时被入射的TE偏振光和TM偏振光激发，不需要特定的入射角或色散调节元件；此外，OTS具有不同的色散特性，其色散曲线随入射角增大发生抛物线蓝移，OTS存在于光子晶体异质结和金属-分布式布拉格反射镜(DBR)结构中，同时具备腔子和激子的特性；因此，光学Tamm态理论在光开光、吸收器、传感器等领域有很大的优势，特别是在传感器领域，有广泛的应用前景；但是，目前的光学Tamm态传感器大多是液体传感器，一般为特定的待测物进行检测，应用场景较为单一，其灵敏度和检测范围都有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于金属有机骨架材料的光学Tamm态传感器及其制备方法，解决现有技术中的传感器应用场景单一、灵敏度不高等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于金属有机骨架材料的光学Tamm态传感器，包括自下而上依次层叠的衬底层、金属层和光子晶体；所述光子晶体是有由高折射率介质层和低折率射介质层交替层叠的周期性结构，所述光子晶体的周期数为N；所述低折率射介质层的材料为金属有机骨架材料。

优选地，所述低折率射介质层(32)的金属有机骨架材料为ZI F-8金属有机骨架材料，所述高折射率介质层(31)的材料为二氧化钛TiO₂。

优选地，所述光子晶体层的周期数N的取值为6。

优选地，入射光在所述金属层的振幅反射系数r_m和在所述光子晶体层的振幅反射系数r_DBR的乘积为1，即：r_mr_DBR＝1。。

优选地，所述光子晶体(3)中每层所述高折射率介质层(31)的厚度为220nm，折射率为2.4；每层所述低折率射介质层(32)的厚度为158nm，在空气中的折射率为1.4。

优选地，所述金属层的材料为银；所述金属层的厚度为30nm。

优选地，衬底层的材料为硅片，折射率为3.2。

另一方面，本发明还提供一种基于金属有机骨架材料的光学Tamm态传感器的制备方法，包括以下步骤：

利用等离子清洗机清洗衬底层；

利用射频磁控溅射在衬底层上溅射金属层；

利用旋涂机室温下在金属层上制备光子晶体，所述光子晶体为高折射率介质层和低折率射介质层交替排列的周期性结构；所述金属层的厚度、光子晶体的周期数、每层高折射率介质层的厚度及每层低折率射介质层的厚度由所述传感器的工作波长决定。

优选地，所述衬底层的材料为硅片；所述金属层的材料为银；所述高折射率介质层和低折率射介质层的材料根据所述传感器工作波长和待测物质的需要确定。