硫化银砷和硫化镓介质材料在SPR折射传感器中的影响：一项数值研究

《Scientific Reports》：An effect of silver arsenic sulfide and gallium sulfide dielectric materials in SPR refractive sensor: a numerical study

　　

摘要

在本文中，我们提出了一种高灵敏度的表面等离子体共振传感器，用于检测癌症生物标志物癌胚抗原。该传感器采用Kretschmann结构设计，结合了FK51A棱镜以及银（Ag）、硫化银砷（Ag₃AsS₃）、硫化镓（GaS）等层状材料，还有黑磷和石墨烯等选定的二维材料。选择这些二维材料是因为它们具有优异的光学性能，且能够增强传感界面中的电场限制效应。仿真结果表明，这种多层传感器在传感性能方面有显著提升，包括高灵敏度、清晰的共振曲线以及更高的优值。实验结果显示，使用WS₂的传感器具有350.61°/RIU的最大灵敏度，以及106.650 RIU^?1的极高品质因数。与现有传感器相比，这种传感器在结构更简单的情况下仍能展现出更好的性能。此外，定制化的二维材料还提升了信噪比至1.57，综合灵敏度因子达到68.20，非常适合用于检测早期阶段的癌胚抗原。这项研究表明，将二维材料整合到表面等离子体共振平台上，有望大幅拓展用于癌症诊断的生物传感器技术。