Mim环形刻槽结构传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种MM传感器，尤其涉及一种MM环形刻槽结构传感器，属于微波器件技术领域。
【背景技术】
[0002]局域表面等离激元共振((Localizedsurface plasmons resonance，LSPR))是存在于金属纳米颗粒或不连续的金属纳米结构中的电荷密度震荡受入射光子激发所产生的共振现象。在微波段，金属表面对电磁波是一种弱束缚，自然界几乎找不到等离子体频率处于该波段附近的金属材料。刻有微结构如凹槽或者孔洞阵列的结构化金属表面支持人工局域表面等离激元(Spoof LSPs)的传播，其电磁特性类似于局域表面等离激元。基于人工表面等离激元能够在微波毫米波段实现类似的LSPR现象。传统谐振式传感器一般只能在某些特定频点完成测量，不能实现宽带测量或传感。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出基于刻槽MIM环形结构的人工局域表面等离激元共振传感器，能够实现宽带高灵敏度的介质测量、传感。
[0004]一种MM环形刻槽结构传感器，包括介质基板及其上面MM环形光栅结构，所述MIM环形光栅结构由内封闭金属光栅结构、夕卜封闭金属光栅结构和绝缘体介质组成，所述外封闭金属光栅结构与内封闭金属光栅结构之间形成环形结构;所述绝缘体介质填充在所述环形结构中；所述内封闭金属光栅结构、夕卜封闭金属光栅结构金属光栅结构上刻蚀有一个I个以上沿圆周方向均匀分布的凹槽。
[0005]进一步地，所述MIM环形刻槽结构传感器的介质板背面设有微带线。
[0006]更进一步，所述微带线由一条短金属贴片和金属贴片末端的圆盘枝节结构组合而成。
[0007]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步:本发明在较宽频带内容易产生多个谐振模式，它周围介质参数的变化非常敏感，能够实现宽带高灵敏度的传感。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的侧视图；
图3是本发明表面覆盖不同厚度的待测卡片时的仿真曲线图；
图4是本发明对不同折射率材料的仿真曲线图；
其中1-M頂环形光栅结构，2-外封闭金属光栅结构的凹槽宽度，3-外封闭金属光栅结构的凹槽间隔，4-外封闭金属光栅结构与内封闭金属光栅结构的凹槽长度，5-内封闭金属光栅结构的凹槽宽度，6-内封闭金属光栅结构的凹槽间隔，7-绝缘体介质，8-外封闭金属光栅结构与内封闭金属光栅结构的间隔，9-微带线，10-微带线末端的圆盘枝节结构，I1-MIM环形光栅厚度，12-介质板，13-介质板的厚度，14-人工局域表面等离激元二极谐振模式，15-人工局域表面等离激元四极谐振模式，16-人工局域表面等离激元六极谐振模式，17-人工局域表面等离激元八极谐振模式。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图和优选实施例，对本发明做进一步阐述。
[0010]实施例一:
参见图1和图2，一种MM环形刻槽结构传感器，包括介质板12及其上面MM环形光栅结构I，所述MIM环形光栅结构I由内封闭金属光栅结构、外封闭金属光栅结构和绝缘体介质7组成，所述外封闭金属光栅结构与内封闭金属光栅结构之间形成环形结构;所述绝缘体介质7填充在所述环形结构中；所述内封闭金属光栅结构、夕卜封闭金属光栅结构金属光栅结构上刻蚀有一个I个以上沿圆周方向均匀分布的凹槽。
[0011]进一步地，所述MIM环形刻槽结构传感器的介质板12背面设有微带线9。
[0012]本实施例中外封闭金属光栅结构的凹槽宽度2为0.38mm、外封闭金属光栅结构的凹槽间隔3为0.94_、外封闭金属光栅结构与内封闭金属光栅结构的间隔8为Imm，内封闭金属光栅结构的凹槽宽度5为0.21mm、内封闭金属光栅结构的凹槽间隔6为0.52mm，外封闭金属光栅结构与内封闭金属光栅结构的凹槽长度4相等，均为3mm。采用位于介质板背面的的微带线9作为激励来激发介质板12上MIM环形光栅结构I中的人工局域表面等离激元。其中微带线9末端的圆盘枝节结构10是为了使更多的电磁波耦合到MM金属光栅结构上，MM环形光栅厚度11为0.018mm，非常小。本发明结构在介质板背面加这种微带线激励容易产生多个高次谐振模式，且这种人工局域表面等离激元谐振模式对于周围介质参数的变化非常敏感，当介质的厚度或者折射率发生改变时，局域表面等离激元共振时对应的反射系数和谐振波长发生移动，以此来检测周围环境的变化，能够实现宽带高灵敏度的传感。
[0013]如图3所示，在本发明的结构表面覆盖不同厚度的待测卡片，选取卡片的厚度分别为0.18mm、0.54mm、1.26mm，从图中可以看到，本发明基于MIM环形结构的人工局域表面等离激元传感器对于介质卡片厚度的变化非常敏感。
[0014]如图4所示，在本发明的结构表面覆盖不同折射率的介质材料，当选取的介质材料的折射率分别为1、1.2、1.6和2，从图可以看到人工局域表面等离激元二极、四极、六极、八极谐振模式对应的谐振频率有很明显的偏移。
[0015]本发明提出的一种基于刻槽MM环形结构的人工局域表面等离激元传感器，通过在介质板背面加圆盘枝节的微带线激励容易产生多个高次谐振模式，且这种人工局域表面等离激元谐振模式对于周围介质参数的变化非常敏感，当介质的厚度或者折射率发生改变时，人工局域表面等离激元共振时对应的反射系数和谐振波长发生移动，通过检测共振时对应的反射系数和谐振波长，可以检测周围环境的变化，从而能够实现宽带高灵敏度的传感。本发明与传统的微波传感器相比，克服传统谐振式传感器只能在某些特定频点完成测量，实现宽带的传感，并且空间分辨率高，有更好的测量灵敏度。
[0016]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种MM环形刻槽结构传感器，其特征在于:包括介质板(12)及其上面MIM环形光栅结构(I)，所述MIM环形光栅结构(I)由内封闭金属光栅结构、外封闭金属光栅结构和绝缘体介质(7)组成，所述外封闭金属光栅结构与内封闭金属光栅结构之间形成环形结构;所述绝缘体介质(7 )填充在所述环形结构中；所述内封闭金属光栅结构、外封闭金属光栅结构金属光栅结构上刻蚀有一个I个以上沿圆周方向均匀分布的凹槽。2.根据权利要求1所述的MIM环形刻槽结构传感器，其特征在于:所述MIM环形刻槽结构传感器的介质板(12)背面设有微带线(9)。3.根据权利要求1所述的MM环形刻槽结构传感器，其特征在于:所述微带线(9)由一条短金属贴片和金属贴片末端的圆盘枝节结构(10)组合而成。
【专利摘要】本发明公开了一种MIM环形刻槽结构传感器，包括介质基板及其上面MIM环形光栅结构，MIM环形光栅结构由内封闭金属光栅结构、外封闭金属光栅结构和环形绝缘体组成，内封闭金属光栅结构、外封闭金属光栅结构金属光栅结构上刻蚀有一个1个以上沿圆周方向均匀分布的凹槽。MIM环形刻槽结构传感器的介质板背面设有微带线。微带线由一条短金属贴片和金属贴片末端的圆盘枝节结构组合而成。本发明在较宽频带内容易产生多个谐振模式，它周围介质参数的变化非常敏感，能够实现宽带高灵敏度的传感。
【IPC分类】G01D5/26
【公开号】CN105547337
【申请号】CN201510977194
【发明人】周永金, 肖前循
【申请人】上海大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月23日