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基于二硫化钼和二硫化钨保护的钛侧抛光纤表面等离子体共振效应的湿度传感器研究

DOI：10.3390/mi10070465 期刊：Micromachines 出版年份：2019 更新时间：2025-11-28 14:23:57
摘要： 本文报道了不同厚度（分别为5纳米、13纳米和36纳米）钛（Ti）薄膜包覆的侧抛光纤（SPF），并采用二硫化钼（MoS2）和二硫化钨（WS2）等过渡金属二硫化物（TMDCs）薄层进行?；?，从而实现从可见光到中红外区域的超灵敏基于表面等离子体共振（SPR）的传感器。沉积有Ti的SPF与MoS2和WS2表现出强烈的倏逝场相互作用和良好的光学吸收，因而具有高灵敏度性能。Ti层厚度的逐步增加有助于透射强度的增强，并伴随红移和宽光谱。研究发现，36纳米最佳厚度的Ti与MoS2结合会导致纵向局域表面等离子体共振（LSPR）模式出现微弱红移，而相同厚度的Ti与WS2结合则导致较大蓝移。红移可能是由于与MoS2激子区的等离子体耦合效应减弱所致。观察到的LSPR峰位蓝移可能是由于WS2与Ti之间的表面改性所致。将相对湿度从58%改变到88%仅引起Ti/MoS2的响应。因此，与WS2相比，MoS2对36纳米厚度的Ti表现出更高的灵敏度。因此，所提出的集成二维材料的光纤传感器能够在任何环境下测量湿度。
作者： Rozalina Zakaria，Muhammad Farid Rusdi，Sulaiman Wadi Harun，Iraj Sadegh Amiri，Nur Aina’a Mardhiah Zainuddin，Tan Chee Leong，Rosnadiya Rosli
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究不同厚度钛(Ti)薄膜包覆的侧抛光纤(SPF)，并采用二硫化钼(MoS2)和二硫化钨(WS2)等过渡金属二硫化物(TMDCs)薄层保护，用于覆盖可见光至中红外波段的超灵敏表面等离子体共振(SPR)传感器。

研究成果

研究发现，当与二硫化钼（MoS2）结合用于基于表面等离子体共振（SPR）的湿度传感时，36纳米厚的钛层具有最佳性能，可检测相对湿度从58%到88%的变化。在相同条件下，二硫化钼比二硫化钨（WS2）表现出更高的灵敏度。该研究凸显了将二维材料与光纤集成用于环境传感应用的潜力。

研究不足

该研究仅限于特定厚度的钛薄膜（5纳米、13纳米和36纳米）以及固定体积（0.2毫升）的二硫化钼和二硫化钨。传感器的灵敏度仅在相对湿度达到88%时进行了测试。

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