CN205175910U - 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 - Google Patents
石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205175910U CN205175910U CN201520947294.9U CN201520947294U CN205175910U CN 205175910 U CN205175910 U CN 205175910U CN 201520947294 U CN201520947294 U CN 201520947294U CN 205175910 U CN205175910 U CN 205175910U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- sensing device
- gas
- graphite alkene
- trace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置，其特征是，包括顺序叠接的底层介质层、中间层和顶层的石墨烯纳米阵列层；所述的石墨烯纳米阵列层为纳米粒子结构的石墨烯阵列层。这种装置中由于石墨烯的低损耗、良好导体特性克服了信道中自发辐射产生的噪声损耗；采用的纳米粒子阵列不仅易于传播SPPs，且对于痕量气体分子的吸附效果具有显著的改进；检测的痕量气体不仅可以针对单一气体的检测，还可针对特殊环境中多种有毒气体测量。这一装置提供了一种高灵敏度、测量范围宽的传感器件，且以现有制备技术而言，易于实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感技术，具体是石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置。
背景技术
目前，基于碳纳米管的传感器对不同类型的气体和蒸气分子包括毒性气体具有较好的检测灵敏度，检测范围低至10-9甚至10-12数量级。碳纳米管对无机气体敏感性的研究报道很多，如单壁碳纳米管对O2、NO2、NH3的气敏性，以及多壁碳纳米管对NO2、H2、NH3的气敏性，其中对NO2的检测限达到了10-8。然而碳纳米管传感器价格昂贵，制备复杂，限制了其大范围使用。改性碳纳米管气体传感器还存在着一些不足，与某些气体分子间的相互作用较弱，检测效果不理想，改性方法还有待完善。如何进一步提高碳纳米管气体传感器的选择性，以便在复杂气体环境中实现选择性检测仍然是一个有待解决的问题。
石墨烯是零带隙半导体，具备独特的载流子特性和优异的电学性能。除此之外，石墨烯的拉伸模量和极限强度与单壁碳纳米管（SWCNT）相当，且质量轻，导热性好，比表面积大。与昂贵的富勒烯和碳纳米管相比，氧化石墨烯价格低廉，原料易得，更具竞争优势。澳大利亚联邦科工组织（CSIRO）的科学家研发出新型石墨烯纳米传感器，能够探测非常低浓度的毒性气体，如氨气和二氧化氮，并且这种传感器可以通过水或者乙醇分子进行恢复。然而上述传感器探测气体的范围却有了一定地退化。
目前对于痕量气体传感的应用研究基本集中在采用谐振腔技术和碳纳米管方面。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置。这种装置能克服富勒烯和碳纳米管等痕量气体传感装置造价昂贵，测量后不可以再生的问题，且制作相对简单，检测灵敏度大易于实现。
实现本实用新型目的的技术方案是：
石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置，包括顺序叠接的底层介质层、中间层和顶层的石墨烯纳米阵列层。
所述的石墨烯纳米阵列层为纳米粒子结构的石墨烯阵列层。石墨烯纳米粒子阵列结构，能够增强SPPs（Surfaceplasmonpolaritons，简称SPPs，表面等离子体激元）强局域化效果。
通过氧化石墨烯方法得到石墨烯纳米阵列层，通过沉积、刻蚀的方法将石墨烯纳米粒子阵列层吸附在玻璃层上。
入射光进入玻璃层，利用衍射光和纳米粒子阵列结构激发产生石墨烯-气体界面上的传播的SPPs，由于痕量气体分子能够增加石墨烯纳米阵列层的电荷载体浓度，增强材料的敏感性，改变波导的有效折射率，导致出射光强度发生变化，通过检测光强度变化得到环境中痕量气体浓度。
入射光的入射角度大于SiO2层与玻璃层间的全反射角。
痕量气体分子指NO2、CO、氨气等其中一种或多种。
这种装置中由于石墨烯的低损耗、良好导体特性克服了信道中自发辐射产生的噪声损耗；采用的纳米粒子阵列不仅易于传播SPPs，且对于痕量气体分子的吸附效果具有显著的改进；检测的痕量气体不仅可以针对单一气体的检测，还可针对特殊环境中多种有毒气体测量。这一装置提供了一种高灵敏度、测量范围宽的传感器件，且以现有制备技术而言，易于实现。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图中，1.介质层2.中间层3.石墨烯纳米阵列层4.入射光5.出射光。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。
实施例：
参照图1，石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置，包括顺序叠接的底层介质层1、中间层2和顶层的石墨烯纳米阵列层3。
所述介质层1为SiO2介质层。
所述中间层2为玻璃层。
所述的石墨烯纳米阵列层3为纳米粒子结构的石墨烯阵列层。石墨烯纳米粒子阵列结构，能够增强SPPs强局域化效果。
通过氧化石墨烯方法得到石墨烯纳米阵列层3，通过沉积、刻蚀的方法将石墨烯纳米粒子阵列层3吸附在玻璃层上。
入射光4进入玻璃层，利用衍射光和纳米粒子阵列结构激发产生石墨烯-气体界面上的传播的SPPs，由于痕量气体分子能够增加石墨烯纳米阵列层3的电荷载体浓度，增强材料的敏感性，改变波导的有效折射率，导致出射光5强度发生变化，通过检测射光5强度变化得到环境中痕量气体浓度。
所述入射光4的入射角度大于介质层1与中间层2间的全反射角。
所述的痕量气体分子指NO2、CO、氨气等其中一种或多种。
Claims (2)
1.石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置，其特征是，包括顺序叠接的底层介质层、中间层和顶层的石墨烯纳米阵列层。
2.根据权利要求1所述的石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置，其特征是，所述的石墨烯纳米阵列层为纳米粒子结构的石墨烯阵列层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520947294.9U CN205175910U (zh) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520947294.9U CN205175910U (zh) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205175910U true CN205175910U (zh) | 2016-04-20 |
Family
ID=55739886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520947294.9U Expired - Fee Related CN205175910U (zh) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205175910U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105372207A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-02 | 广西师范大学 | 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 |
| CN106409984A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-15 | 中北大学 | “三明治”型超快光电探测金属超结构的制作方法 |
| CN110244391A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-09-17 | 郑州大学 | 基于石墨烯条带结构可实现等离激元诱导透明窗口开关效应的超材料及其应用 |
-
2015
- 2015-11-25 CN CN201520947294.9U patent/CN205175910U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105372207A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-02 | 广西师范大学 | 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 |
| CN105372207B (zh) * | 2015-11-25 | 2019-01-08 | 广西师范大学 | 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 |
| CN106409984A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-15 | 中北大学 | “三明治”型超快光电探测金属超结构的制作方法 |
| CN106409984B (zh) * | 2016-12-02 | 2017-10-24 | 中北大学 | 一种“三明治”型超快光电探测金属超结构的制作方法 |
| CN110244391A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-09-17 | 郑州大学 | 基于石墨烯条带结构可实现等离激元诱导透明窗口开关效应的超材料及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205175910U (zh) | 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 | |
| Du et al. | InAs nanowire transistors as gas sensor and the response mechanism | |
| WO2008045799A3 (en) | Electrochemical nanosensors for biomolecule detection | |
| Fan et al. | Accurate identification and selective removal of rotavirus using a plasmonic–magnetic 3D graphene oxide architecture | |
| CN102317776A (zh) | 利用连接基团与间隔基团提高碳纳米管基生物传感器灵敏度的方法 | |
| Yang et al. | Graphene-based sensors | |
| Sharma et al. | Carbon-based nanomaterials as novel nanosensors | |
| CN105372207A (zh) | 石墨烯材料的表面等离子波导痕量气体传感装置 | |
| Bi et al. | Advances in terahertz metasurface graphene for biosensing and application | |
| Chowdhury et al. | Electronic and optical properties of boron-and nitrogen-functionalized graphene nanosheet | |
| CN102928388A (zh) | 基于表面等离子体共振的石墨烯气体传感器 | |
| TWI621844B (zh) | 識別特定波長的感測器 | |
| Have et al. | Magnetoexcitons and Faraday rotation in single-walled carbon nanotubes and graphene nanoribbons | |
| CN203432907U (zh) | 一种基于局域表面等离子体共振的石墨烯分子传感器 | |
| He et al. | First-principles study of non-metallic edge-modified zigzag arsenene nanoribbons for CO adsorption | |
| Kato et al. | Geometries, electronic structures and energetics of small-diameter single-walled carbon nanotubes | |
| Huang et al. | Expanding the range of trackable environmental pollutants for Nafion based fuel cell type gas sensor | |
| Vardanega et al. | Towards selective detection of chiral molecules using SWNT sensors | |
| Song et al. | Symmetry effect on the conductance of two-defect carbon nanotubes | |
| Manilov et al. | Effect of nano-carbon dispersions on signal in silicon-based sensor structure with photoelectrical transducer principle | |
| US10101374B2 (en) | Electrostatic distribution measuring instrument | |
| Ganji et al. | Electronics and structural properties of single-walled carbon nanotubes interacting with a glucose molecule: ab initio Calculations | |
| US10209285B2 (en) | Electrometer | |
| Shao et al. | Advancements in MXene Composite Materials for Wearable Sensors: A Review | |
| Liu et al. | Sensitivity Comparison between Monolayer Graphene and Multilayer Graphene. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160420 Termination date: 20161125 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |