CMOS兼容的中红外多通道光子晶体传感器
投稿时间:2019-11-12  修订日期:2020-03-28  点此下载全文
引用本文:周易,王磊,李军,杨雪雷,甘峰源,赵瑛璇,仇超,李伟.CMOS兼容的中红外多通道光子晶体传感器[J].红外与毫米波学报,2020,39(3):279~283].ZHOU Yi,WANG Lei,LI Jun,YANG Xue-Lei,GAN Feng-Yuan,ZHAO Ying-Xuan,QIU Chao,LI Wei.CMOS compatible multichannel mid-infrared photonic crystal sensor[J].J.Infrared Millim.Waves,2020,39(3):279~283.]
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周易 中国科学院上海微系统与信息技术研究所硅基材料与集成器件实验室 yizhou1012@mail.sim.ac.cn 
王磊 中国科学院上海微系统与信息技术研究所硅基材料与集成器件实验室  
李军 中国科学院上海微系统与信息技术研究所硅基材料与集成器件实验室  
杨雪雷 中国科学院上海微系统与信息技术研究所硅基材料与集成器件实验室  
甘峰源 中国科学院上海微系统与信息技术研究所硅基材料与集成器件实验室  
赵瑛璇 中国科学院上海微系统与信息技术研究所硅基材料与集成器件实验室  
仇超 中国科学院上海微系统与信息技术研究所硅基材料与集成器件实验室  
李伟 中国科学院上海微系统与信息技术研究所硅基材料与集成器件实验室  
基金项目:上海市青年科技英才扬帆计划
中文摘要:我们提出了一种基于光子晶体的二维多通道光学化学传感器。该器件由中心波长为3.3 μm的四个腔组成,各通道工作波长间隔为10 nm。该传感器采用800 nm厚的绝缘体上硅材料,可利用标准CMOS技术加工。我们通过三维时差有限差分法对微腔结构的光学特性进行模拟。每个通道的传输效率为39%,通道之间的传输效率不一致性小于0.25dB。该传感器的功能为检测四氯化碳和苯溶液浓度,其灵敏度为209.2 nm/RIU。
中文关键词:光子晶体  传感器  多通道  中红外
 
CMOS compatible multichannel mid-infrared photonic crystal sensor
Abstract:We propose a multichannel two-dimensional optical chemical sensor in a photonic crystal (PhC) slab. The device is composed of four cavities with a center wavelength at 3.3μm, and the channels are spaced by 10nm. The sensor is designed on an 800-nm-thick silicon-on-insulator platform for standard CMOS technology. The optical characteristics of the nanocavity structure are simulated by 3-D finite difference time-domain (FDTD) method. The transmittance of each channel is about 39%, with non-uniformity of transmittance across channels less than 0.25dB. The capability of the sensor is demonstrated by detecting carbon tetrachloride and benzene solutions, and shows a sensitivity of 209.2nm/RIU.
keywords:photonic crystal  sensor  multichannel  mid-infrared
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