一种基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 210775206 U(45)授权公告日 2020.06.16

(21)申请号 201921039906.9(22)申请日 2019.07.05

(73)专利权人 金华伏安光电科技有限公司

地址 322200 浙江省金华市浦江县仙华街

道东山路488号(72)发明人 不公告发明人　(51)Int.Cl.

G01N 21/35(2014.01)G01N 21/01(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图1页

CN 210775206 U(54)实用新型名称

一种基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件

(57)摘要

本实用新型涉及一种基于三维石墨烯薄膜

侧壁、顶的增强红外吸收器件，该器件包括衬底、

壁、石墨烯薄膜、微结构层，微结构层由周期排布的微结构构成，衬底、侧壁和顶壁构成微流通道，石墨烯薄膜和微结构层置微流通道内，石墨烯薄膜置于微结构上，石墨烯薄膜为波浪形。应用时，微流通道中流过待测液体，通过测试液体中所含物质的红外吸收光谱，获得所含物质的化学成分和结构等信息。由于在激发光作用下，波浪形石墨烯薄膜上不同高度的位置具有相位差，该位相差增强了石墨烯薄膜上表面等离激元共振，更有利于增强液体所含物质的红外吸收，本实用新型具有灵敏度高等优点。

CN 210775206 U

权　利　要　求　书

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1.一种基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，包括衬底、侧壁、顶壁、石墨烯薄膜、微结构层，微结构层由周期排布的微结构构成，衬底、侧壁和顶壁构成微流通道，其特征在于：石墨烯薄膜和微结构层置于微流通道内，石墨烯薄膜置于微结构上，石墨烯薄膜为波浪形。

2.如权利要求1所述的基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，其特征在于：所述侧壁为硅材料，所述顶壁为硅或氮化硅材料。

3.如权利要求2所述的基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，其特征在于：所述微结构为二氧化硅材料。

4.如权利要求3所述的基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，其特征在于：所述微结构为方形或圆柱形。

5.如权利要求4所述的基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，其特征在于：所述微结构的高度大于2微米。

6.如权利要求1或2所述的基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，其特征在于：所述顶壁的厚度在100纳米-100微米范围内。

7.如权利要求6所述的基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，其特征在于：在所述顶壁的内侧还设有石墨烯层。

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说　明　书

一种基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件

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技术领域

[0001]本实用新型涉及红外传感领域，具体涉及一种基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件。

背景技术

[0002]红外吸收光谱是由于分子能选择性地吸收某些波长的红外线，在红外线照射下，能够获得物质的吸收光谱。红外吸收光谱具有测试迅速、操作方便、重复性好等优点，因此红外吸收光谱已经成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。但是，现有基于红外吸收光谱探测技术的灵敏度不高，提高红外吸收光谱的灵敏度和检测极限是红外吸收光谱技术的难点。

发明内容

[0003]为提高基于红外吸收光谱技术的探测灵敏度，本实用新型提供了一种基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，该器件包括衬底、侧壁、顶壁、石墨烯薄膜、微结构层，微结构层由周期排布的微结构构成，衬底、侧壁和顶壁构成微流通道，石墨烯薄膜和微结构层置于微流通道内，石墨烯薄膜置于微结构上，石墨烯薄膜为波浪形或“之”字形。[0004]更进一步地，所述侧壁为硅材料，所述顶壁为硅或氮化硅材料。[0005]更进一步地，所述微结构为二氧化硅材料。[0006]更进一步地，所述微结构为方形或圆柱形。[0007]更进一步地，所述微结构的高度大于2微米。[0008]更进一步地，所述顶壁的厚度在100纳米-100微米范围内。[0009]更进一步地，在所述顶壁的内侧还设有石墨烯层。[0010]本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，在该器件中，石墨烯薄膜为波浪形，在激发光作用下，波浪形石墨烯薄膜上不同高度的位置具有相位差，该位相差增强了石墨烯薄膜上表面等离激元共振，更有利于增强液体所含物质的红外吸收，本实用新型具有灵敏度高等优点。[0011]以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。附图说明

[0012]图1是基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件的示意图。[0013]图中：1、衬底；2、侧壁；3、顶壁；4、石墨烯薄膜；5、微结构。

具体实施方式

[0014]为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。[0015]实施例1

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说　明　书

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本实用新型提供了一种如图1所示的基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，

该器件包括衬底1、侧壁2、顶壁3、石墨烯薄膜4、微结构层，微结构层由周期排布的微结构5构成，衬底1、侧壁2和顶壁3构成微流通道，石墨烯薄膜4和微结构层置微流通道内，石墨烯薄膜4置于微结构5上，石墨烯薄膜4为波浪形。使用时，激发光从顶壁3一侧入射进微流通道。在该器件中，石墨烯薄膜4为波浪形或“之”字形，在激发光作用下，波浪形石墨烯薄膜4上不同高度的位置具有相位差，该位相差增强了石墨烯薄膜上表面等离激元共振，更有利于增强液体所含物质的红外吸收。侧壁2为硅材料。顶壁3为硅或氮化硅材料，顶壁3的厚度在100纳米-100微米范围内，以减少顶壁3对红外线的吸收。微结构4为二氧化硅材料，微结构5为方形或圆柱形，起到支撑石墨烯薄膜4的作用。微结构5的高度大于2微米，这样一来，在竖直方向上，石墨烯薄膜4具有2微米以上的高度差，从而对激发光产生相位差。[0017]实施例2

[0018]在实施例1的基础上，顶壁3的内侧还设有石墨烯层。这样一来，在微流通道到实现类似于法布里波罗干涉腔的功能，增强了微流通道对激发光的吸收，进而增强了待检测物质的红外吸收，提高了检测灵敏度。

[0019]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

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说　明　书　附　图

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图1

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