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随着微纳制备技术的发展,太赫兹超材料器件的性能趋于稳定。利用超材料对太赫兹波的调控作用制备的功能器件被广泛的报道。其应用领域囊括了生物医药领域、安全安防领域以及通信领域。在生物医疗领域,基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术的超材料生物传感器具有无标记、非接触、无损伤、体外检测等优点。同时,结合微流控技术与生物修饰技术推动了超材料在微量与特异性检测方面的发展,为生物医药领域检测提供新的检测方法。因此提高太赫兹超材料的灵敏度与检测限成为了研究的重点。研究中利用Parylene-C柔性材料与结构设计的方式,增强超材料生物传感器的灵敏度。同时柔性基底的可折叠性拓展了太赫兹超材料生物传感器的应用场景。主要研究内容为基于Parylene-C柔性基底太赫兹超材料生物传感器研制与初步验证,具体如下:(1)太赫兹超材料生物传感器的基本理论分析。主要对超材料传感器的材料与工作原理进行了论述。通过费马原理和广义斯涅尔定律推导出超材料透射谐振峰产生的光学原理,并利用LC耦合谐振机理分析了超材料传感器的工作原理。(2)设计太赫兹超材料传感器。设计了基于柔性衬底(Parylene-C)的椭圆形开口环结构与“川”字型结构的太赫兹超材料生物传感器。通过电磁仿真软件对设计结构进行建模仿真。获得了结构参数与衬底材料参数对超材料传感性能的影响。(3)制备太赫兹超材料生物传感器件。利用化学气相沉积法(CVD)制备柔性衬底(Parylene-C)薄膜,改进了 Parylene-C膜制备工艺,使柔性薄膜平整、无颗粒物,保证了超材料器件制备结果。采用半导体工艺技术实现在Parylene-C薄膜表面超材料结构制备。同时,结合微流控技术利用PDMS进行微流通道的制作,并与超材料器件集成微流控-太赫兹超材料生物传感器。太赫兹超材料生物传感器的器件制备重复率达到95%以上。(4)太赫兹超材料进行器件验证。选用癌症标记物(AFP抗原)进行检测验证,通过透射光谱谐振峰的偏移量验证抗体与抗原的结合情况,结果验证了太赫兹超材料生物传感器应用于癌症标记物传感检测的方案可行性。