本发明涉及一种基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器及其制作方法，光子晶体传感器从下到上依次包括基底层，光子晶体和缺陷层；基底层的材质为石英；光子晶体为具有不同折射率介孔TiO2与致密那你MOFs材料层交替排列的周期性结构；缺陷层从下到上依次为薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs多孔结构；介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期数为n，n为大于1的整数。疏松纳米MOFs多孔结构为吸收介质。光子晶体为宽带隙光子特性和高孔隙率的异质结构光子晶体。石墨烯的厚度为2～5nm。薄膜TiO2的厚度为20nm。疏松纳米MOFs多孔层的层厚根据光子晶体的周期数n确定。
1.一种基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器，其特征在于，所述光子晶体传感器从下到上依次包括基底层，光子晶体和缺陷层；
所述基底层的材质为石英；所述光子晶体为具有不同折射率介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期性结构；所述缺陷层从下到上依次为薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs多孔结构；
所述光子晶体为宽带隙光子特性和高孔隙率的异质结构光子晶体。
2.如权利要求1所述的基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器，其特征在于，所述介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期数为n，n为大于1的整数。
3.如权利要求1所述的基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器，其特征在于，所述石墨烯的厚度为2～5nm，所述薄膜TiO2的厚度为20nm。
4.如权利要求2所述的基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器，其特征在于，所述疏松纳米MOFs多孔层的层厚根据光子晶体的周期数确定。
5.一种基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1缺陷层、光子晶体的设计
利用矩阵传输法并应用Matlab软件实现对于光子晶体的数值仿真，所述光子晶体为介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期性结构；
利用BP神经算法对缺陷层进行模拟并得到薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs的最佳厚度比，所述缺陷层从下到上依次为薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs多孔结构；
步骤2.1选取石英作为基底层，在石英基底层上制备光子晶体，所述光子晶体包括一种稳定且吸附性能好的致密纳米MOFs材料层和介孔TiO2，光子晶体为具有不同折射率的周期性结构，利用薄膜制备技术按照步骤1设计的各项参数制备具有宽带隙光子特性和高孔隙率的异质结构光子晶体；
步骤2.2在光子晶体的致密MOFs材料层上制备一层薄膜TiO2，并在薄膜TiO2上制备石墨烯，最后在石墨烯上制备疏松纳米MOFs多孔层；
所述石墨烯的厚度为2～5nm，所述薄膜TiO2的厚度为20nm。
6.如权利要求5所述的基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器的制作方法，其特征在于，所述薄膜制备技术包括自组装，旋涂和提拉法。
7.如权利要求5所述的基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器的制作方法，其特征在于，所述介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期数为n，n为大于1的整数。
一种基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及传感器制备领域，具体说是一种新型基于MOFs的表面缺陷型光子晶体传感器及其制作技术。
背景技术
[0002] 光子晶体由自身折射率材料周期性排列而产生光子能带与禁带，当引入表面缺陷态后，光子晶体自身结构发生改变，在原禁带处对应的光波长可以穿过光子晶体，产生反射吸收峰。通过光子晶体禁带反射峰的变化，可以实现对气体或液体浓度的检测。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于给出一种新型基于MOFs的表面缺陷型光子晶体传感器的制作技术。我们提出的基于MOFs的表面缺陷型光子晶体传感器主要是应用于检测气体或液体的种类及浓度，通过光子晶体禁带反射峰的变化，实现对气体或液体浓度的检测。该发明不仅拓展了光子晶体的应用范围，而且为光子晶体传感器件技术方面的应用研究提供指导性依据。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的。本发明首先开展对表面缺陷型一维光子晶体的设计；然后选择一种具有高吸附特性的MOFs材料，在硅基片上利用成熟的薄膜制备技术，层层制备出所设计的表面缺陷态一维光子晶体结构；最后，通过对不同浓度气体或液体的检测确定气体或液体的种类及浓度与光子晶体反射吸收峰之间地关系，实现对气体或液体种类浓度的精确检测。
[0005] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器，所述光子晶体传感器从下到上依次包括基底层，光子晶体和缺陷层；
[0006] 所述基底层的材质为石英；所述光子晶体为具有不同折射率介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期性结构；所述缺陷层从下到上依次为薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs多孔结构；
[0007] 在上述方案的基础上，所述介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期数为n，n为大于1的整数。
[0008] 在上述方案的基础上，所述疏松纳米MOFs多孔结构为吸收介质。
[0009] 在上述方案的基础上，所述光子晶体为宽带隙光子特性和高孔隙率的异质结构光子晶体。
[0010] 在上述方案的基础上，所述石墨烯的厚度为2～5nm。
[0011] 在上述方案的基础上，所述薄膜TiO2的厚度为20nm。
[0012] 在上述方案的基础上，所述疏松纳米MOFs多孔层的层厚根据光子晶体的周期数确定。
[0013] 一种基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器的制作方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤1缺陷层、光子晶体的设计。
[0015] 步骤1.1光子晶体的数值模拟
[0016] 利用矩阵传输法并应用Matlab软件实现对于光子晶体的数值仿真，所述光子晶体为介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期性结构；
[0017] 步骤1.2缺陷层设计
[0018] 利用BP神经算法对缺陷层进行模拟并得到薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs的最佳厚度比，所述缺陷层从下到上依次为薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs多孔结构。
[0019] 步骤2制作MOFs表面缺陷型光子晶体；
[0020] 步骤2.1选取石英作为基底层，在石英基底层上制备光子晶体，所述光子晶体包括一种稳定且吸附性能好的致密纳米MOFs材料层和介孔TiO2，光子晶体为具有不同折射率的周期性结构，利用薄膜制备技术按照步骤1设计的各项参数制备具有宽带隙光子特性和高孔隙率的异质结构光子晶体。
[0021] 步骤2.2在光子晶体的致密MOFs材料层上制备一层薄膜TiO2，并在薄膜TiO2上制备石墨烯，最后在石墨烯上制备疏松纳米MOFs多孔层。
[0022] 在上述方案的基础上，所述薄膜制备技术包括自组装，旋涂和提拉法。
[0023] 在上述方案的基础上，所述介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期数为n，n为大于1的整数；
[0024] 在上述方案的基础上，所述石墨烯的厚度为2～5nm，所述薄膜TiO2的厚度为20nm。
附图说明
[0025] 本发明有如下附图：
[0026] 图1光子晶体传感器结构示意图。
具体实施方式
[0027] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0028] 如图1所示，一种基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器，所述光子晶体传感器从下到上依次包括基底层，光子晶体和缺陷层；
[0029] 所述基底层的材质为石英；所述光子晶体为具有不同折射率介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期性结构；所述缺陷层从下到上依次为薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs多孔结构；
[0030] 在上述方案的基础上，所述介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期数为n，n为大于1的整数。
[0031] 在上述方案的基础上，所述疏松纳米MOFs多孔结构为吸收介质。
[0032] 在上述方案的基础上，所述光子晶体为宽带隙光子特性和高孔隙率的异质结构光子晶体。
[0033] 在上述方案的基础上，所述石墨烯的厚度为2～5nm。
[0034] 在上述方案的基础上，所述薄膜TiO2的厚度为20nm。
[0035] 在上述方案的基础上，所述疏松纳米MOFs多孔层的层厚根据光子晶体的周期数确定。
[0036] 一种基于MOFs表面缺陷型光子晶体传感器的制作，包括如下步骤：
[0037] 1.缺陷层、光子晶体的设计。
[0038] (1)光子晶体的数值模拟
[0039] 利用矩阵传输法并应用Matlab软件实现对于一维光子晶体的数值仿真，所述光子晶体为为介孔TiO2与致密纳米MOFs材料层交替排列的周期性结构；
[0040] (2)缺陷层设计
[0041] 利用BP神经算法对缺陷层进行模拟并得到薄膜TiO2、石墨烯和疏松纳米MOFs的最佳厚度比，缺陷层中的石墨烯(Graphene)厚度为2-5nm，采用疏松纳米MOFs多孔结构作为吸收介质。
[0042] 2.制作MOFs表面缺陷型光子晶体。
[0043] (1)选取石英作为基底层，在石英基底层上制备光子晶体，在石英基底上选择一种稳定且吸附性能好的致密纳米MOFs材料层和介孔TiO2材料作为具有不同折射率的周期性结构，利用成熟的薄膜制备技术(自组装，旋涂或者提拉法)按照按照步骤1设计的各项参数制备宽带隙光子特性和高孔隙率的异质结构光子晶体。
[0044] (2)在光子晶体的致密MOFs材料层上制备一层厚度为20nm的TiO2，并在其上制备厚度为2-5nm的石墨烯，最后在石墨烯上制备疏松纳米MOFs多孔层，其层厚根据光子晶体的周期数确定。
[0045] 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
