[发明专利]一种石墨烯内嵌的回音壁微球腔单分子气体传感器

摘要

本发明属于传感领域，具体涉及一种石墨烯内嵌的回音壁微球腔单分子气体传感器，基于石墨烯奇异点。本发明通过微球上的金电极有效减小微球的模式体积，大量减少了谐振模式数量，依靠石墨烯的物理吸附和电可调费米能级的特性，通过电调控超材料石墨烯可以精确的控制微球腔工作在奇异点，提高传感响应速度和灵敏度，同时品质因数高的谐振腔能大幅度的降低传感功耗：响应时间仅为电化学气体传感器的千分之一，灵敏度可达传统光学气体传感器的10000倍以上，传感功耗低至70纳瓦。采用普通单模光纤的接头，能方便的接入光纤通信网络。本发明在保证传感器体积小、结构简单和响应快速的基础上，实现了传感灵敏度达到单分子量级，具有更低的传感功耗。

主权项

1.一种石墨烯内嵌的回音壁微球腔单分子气体传感器，包括二氧化硅微球、单层石墨烯和微纳光纤，其特征在于：所述二氧化硅微球是通过光纤制备而成，二氧化硅微球与光钎连接端和与其相对应的球体另一端均设置有电极，两电极关于微纳光纤与球体耦合的切面对称，单层石墨烯贴附于球体上的两电极之间,两金电极的间距为微球直径D的1/3～1/2；所述微纳光纤与制备二氧化硅微球的光纤相垂直贴附于二氧化硅微球两电极间的球面中线处，实现与微球腔的光耦合，并用以输入和输出信号；沿微纳光纤传播的光信号满足微球的谐振条件时，耦合到微球谐振腔中，且该谐振条件受表面贴附的石墨烯层影响，调节两个电极之间的电压以将该微球腔控制在简并异常点上，当石墨烯表面吸附气体分子时，简并状态被破环，简并模式发生劈裂。