纳米多孔硅光波导器件的制备及其特性研究

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1、---------------------------------------------------------------------------------------------------纳米多孔硅光波导器件的制备及其特性研究分类号学校代码１０２５５ＵＤＣ学号２１０１３７１东华大学硕士学位论文ＳＩＬＩＣＯＮＯＰＴＩＣＡＬＷＡＶＥＧＵＩＤＥＤＥＶＩＣＥＳ姓名申请学位级别亟±学科专业名称笠离壬佳塑堡论文提交日期东华大学学位论文原创性声明㈣本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己

2、明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：谬兹加ｌ≥年７月Ｊ］日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或———————————————————————————————————————————————---------------------------

3、------------------------------------------------------------------------部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本版权书。本学位论文属于／不保密《学位论文作者签名：勰日期：为ｌ弓年１月１］日指导教师签名：嗖令吵她日期：加侈年Ｊ月ｆ］日纳米多子Ｌ硅光波导器件的制备及其特性研究摘要多孔硅己成为光化学、生物传感器的理想材料。这是因为多孔硅材料具有大的比表面积，对化学和生物分子具有很强的吸附能力，而且纳米多孔硅对生物组织具有低毒

4、性、共生性和兼容性，以及易于集成和微型化，以及制作工艺简单等多方面的优势。目前，已有多种多孔硅光子器件应用于光生物化学传感领域。纳米多孔硅光传感器的基本传感原理在于，吸附在多孔硅表面或渗透到多孔硅小孔里的分子与其匹配的共轭分子、配位体相结合，会引起多孔硅表面的折射率变化，从而引起传感器相应输出信号的变化。因此，研究多孔硅折射率变化和纳米多孔硅器件结构对于提高纳米多孔硅光生物化学传感器的灵敏度具有重要的科学意义。本文利用电化学腐蚀的方法制备多孔硅。并且利用Ｂｒｕｇｇｅ———————————————————————————————————————————————---

5、------------------------------------------------------------------------------------------------ｍａｎ模型和掺杂半导体折射率修正模型对多孔硅的折射率进行了分析。研究了多孔硅的折射率和孔隙率、腐蚀电流密度和腐蚀时间之间的关系。同时，制备了具有周期性结构的Ｂｒａｇｇ反射镜和三层波导。最后，研究了用激光直写的方法制各的纳米多孔硅光栅的传感特性。主要内容包括：１．利用Ｂｒｕｇｇｅｍａｎ模型计算了多孔硅的折射率，研究了多孔硅折射率与孔隙率、腐蚀电流密度和腐蚀时间之间的关系：随着孔

6、隙率的增加，多孔硅的折射率呈线性减小趋势。而孔隙率受到腐蚀时问和电流密度的影响，直接影响多孔硅折射率。２．用椭偏仪测量了纳米多孔硅折射率，并与用Ｂｒｕｇｇｅｍａｎ模型计算后经过半纳米多孔硅光波导器件的制各及其特性研究导体折射率修正模型修正后的折射率进行比较。修正后的计算结果更接近与实验．测量结果。可知纳米多孔硅的折射率与它的掺杂浓度有一定关系。３．用电化学腐蚀的方法，根据Ｂｒａｇｇ条件和纳米多孔硅折射率的调控方法，通过选择合适的腐蚀电流密度，制备了折射率周期性变化的Ｂｒａｇｇ反射镜，以及三层纳米多孔硅波导层。————————————————————————————

7、———————————————————---------------------------------------------------------------------------------------------------４．以激光直写技术制各的平面光栅（周期为４９ｍ／占空比为１．２：２．８）作为传感器，研究纳米多孔硅平面光栅的传感特性，分别采用了实验室常见的有机溶剂：无水乙醇、甲醇和丙酮作为传感介质。入射角分别为１５０、１６０、１７０、１８０，在反射光斑的第０级衍射级上，测试了浓度为０．１５％，０．１％，０．０６７％，０．０５％，０．０３３％，０．

8、０２５％的