基于二氧化钛纳米颗粒或二硫化钨纳米片增强的表面等离子体共振传感器

摘要

基于表面等离子体共振技术（Surface Plasmon Resonance,SPR）的传感器由于其灵敏度、制作简单、无标记和可实时检测的特点，成为了领先的光学传感技术。而提高传感器的灵敏度是SPR技术研究领域长久以来持续的研究目标。本文首先综述国内外增强SPR传感器灵敏度的研究现状，提出采用纳米材料增强的SPR传感器性能作为本文的研究目标，并实际完成了二氧化钛（TiO2）纳米颗粒和二硫化钨（WS2）纳米片修饰SPR传感器的制作与折射率传感特性研究。 本文的主要研究工作如下： （1）基于TiO2纳米颗粒修饰的SPR传感器研究。首先完成了SPR传感芯片的制作。然后通过旋涂法覆盖TiO2纳米颗粒修饰SPR传感芯片，完成TiO2-SPR传感芯片的制作。TiO2-SPR传感芯片制作完成后我们对传感器进行了吸收光谱、扫描电子显微镜以及原子力显微镜的测试来表征传感器。最后研究了TiO2-SPR传感器的折射率传感特性。研究结果表明，旋涂法覆盖浓度为1.5%的TiO2分散液时，SPR传感器的灵敏度为2567.3nm/RIU。与未修饰TiO2的SPR传感器相比，TiO2-SPR传感器的灵敏度提高了37.5%。 （2）基于WS2纳米片修饰的SPR传感器研究。首先完成了SPR传感芯片的制作。然后通过沉积法覆盖WS2纳米片修饰SPR传感芯片，完成WS2-SPR传感芯片的制作。WS2-SPR传感芯片制作完成后我们进行了拉曼光谱及扫描电子显微镜的测试来表征传感器。最后研究了WS2-SPR传感器的折射率传感特性。研究结果表明，沉积一次WS2分散液的SPR传感器的灵敏度为2459.3nm/RIU。与未修饰WS2的SPR传感器相比，WS2-SPR传感器的灵敏度提高了26.6%。 本文的创新之处： （1）本文尝试以TiO2纳米颗粒作为增敏材料，制作了TiO2纳米颗粒修饰的SPR传感芯片，并提高TiO2-SPR传感器的折射率传感灵敏度。 （2）本文尝试以WS2纳米片作为增敏材料，制作了WS2纳米片修饰的SPR传感芯片。并提高WS2-SPR传感器的折射率传感灵敏度。

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