At present, the nanostructures consisting of tungsten metal are hardly explored for surface plasmon resonance–based applications in sensing and other photonic devices. In this view, a plasmonic nanostructure consisting of stacked tungsten gratings on aluminum nitride substrate with nickel interlayer is proposed and simulated for refractive index (RI) sensing in the visible and near infrared spectral regions. Rigorous coupled wave analysis (RCWA) with p-polarized light source is used for simulation and analysis. The sodium chloride (NaCl) concentration in water and gaseous medium is considered analyte. The performance of proposed plasmonic sensor is demonstrated in terms of sensitivity, resolution, and figure-of-merit values. In addition, a detailed analysis is also performed to study the effect of grating variable values on the sensor’s performance. The angle of light incidence emerges as an important parameter in significantly enhancing the sensor’s performance as well as in tuning the sensor’s applicability as per available light source. Further, it is shown that the same probe can be applied as a gas sensor with high sensitivity and accuracy. Moreover, the prominent absorbance characteristics of the proposed nanostructure leads to possible applications in spectral filtering as well as photodetection in both visible and NIR spectral regions. Owing to the advanced properties of tungsten, the proposed structure will be beneficial for bio- and gas-sensing applications along with other photonic devices operable in a wide spectral range.

目前，几乎没有探索将钨金属组成的纳米结构用于基于表面等离子共振的传感和其他光子器件中的应用。在这种观点下，提出了一种等离子纳米结构，该结构由氮化铝衬底上具有镍夹层的堆叠钨光栅组成，并进行了模拟，以用于可见光和近红外光谱区域的折射率（RI）感测。具有p偏振光源的严格耦合波分析（RCWA）用于仿真和分析。水和气态介质中的氯化钠（NaCl）浓度被认为是分析物。提出的等离子体传感器的性能在灵敏度，分辨率和品质因数方面得到了证明。此外，还进行了详细的分析，以研究光栅变量值对传感器性能的影响。入射光的角度已成为重要的参数，可以显着提高传感器的性能以及根据可用光源调整传感器的适用性。此外，示出了可以将相同的探针以高灵敏度和高精度用作气体传感器。而且，所提出的纳米结构的突出的吸收特性导致在可见光和近红外光谱区域中的光谱过滤以及光检测中的可能应用。由于钨具有先进的性能，因此所提出的结构以及可在宽光谱范围内工作的其他光子器件，将对生物和气体传感应用非常有益。入射光的角度已成为重要的参数，可以显着提高传感器的性能以及根据可用光源调整传感器的适用性。此外，示出了可以将相同的探针以高灵敏度和高精度用作气体传感器。而且，所提出的纳米结构的突出的吸收特性导致在可见光和近红外光谱区域中的光谱过滤以及光检测中的可能应用。由于钨具有先进的性能，因此所提出的结构以及可在宽光谱范围内工作的其他光子器件，将对生物和气体传感应用非常有益。入射光的角度已成为重要的参数，可以显着提高传感器的性能以及根据可用光源调整传感器的适用性。此外，示出了可以将相同的探针以高灵敏度和高精度用作气体传感器。而且，所提出的纳米结构的突出的吸收特性导致在可见光和近红外光谱区域中的光谱过滤以及光检测中的可能应用。由于钨具有先进的性能，因此所提出的结构以及可在宽光谱范围内工作的其他光子器件，将对生物和气体传感应用非常有益。结果表明，同一探头可以用作气体传感器，具有很高的灵敏度和准确性。而且，所提出的纳米结构的突出的吸收特性导致在可见光和近红外光谱区域中的光谱过滤以及光检测中的可能应用。由于钨具有先进的性能，因此所提出的结构以及可在宽光谱范围内工作的其他光子器件，将对生物和气体传感应用非常有益。结果表明，同一探头可以用作气体传感器，灵敏度高，准确度高。而且，所提出的纳米结构的突出的吸收特性导致在可见光和近红外光谱区域中的光谱过滤以及光检测中的可能应用。由于钨具有先进的性能，因此所提出的结构以及可在宽光谱范围内工作的其他光子器件，将对生物和气体传感应用非常有益。