基于氮氧化硅（SiON）的级联双环光波导传感器研究

【摘要】在信息技术飞速发展的21世纪,传感技术已经同计算机技术与通信技术一起成为信息产业的三大支柱之一。在IBM提出的“智慧地球”概念的驱动下,传感技术的发展和应用将越来越广泛,同时这也对生物传感器的性能提出更高的要求,高效率、低成本、高灵敏度的高性能传感器将有着广阔的发展前景。本课题旨在研究一种高灵敏度、低成本的基于氮氧化硅(SiON)波导的级联双环光波导传感器。本文基于我们实验室首先提出的引入游标效应的级联双环谐振腔的光波导传感器,采用氮氧化硅波导来实现,研究了工作在小于硅材料吸收带1100nm波段的高灵敏度传感器。将平面光波导传感器的研究视野从SOI材料转到了氮氧化硅材料,从常用红外通信波段,转到了可见光波段和近红外波段。采用氮氧化硅作为波导材料,还可以集成低成本的LED或OLED光源和硅探测器,大大降低器件的成本。本文利用传输矩阵法,FDTD理论以及BPM算法对所研究的氮氧化硅基级联双环传感器进行了模拟、设计及优化,包括波导结构的分析设计、利用环形谐振腔传感的理论分析,并分别对基于波长探测和光功率探测进行了性能分析,通过优化参数在基于光功率探测下的探测灵敏度理论值达到2.9×10-7RIU。本文还对该氮氧化硅基级联双环传感器的制作工艺进行了研究,包括氮氧化硅薄膜的生长工艺研究,整个芯片制作流程研究,传感窗口的剥离工艺研究等。
【作者】祝路平；
【导师】李明宇；
【作者基本信息】浙江大学，光通信技术，2014，硕士
【关键词】级联双环谐振腔；光波导传感器；氮氧化硅波导；游标效应；探测灵敏度；

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