硅纳米柱光波导级联微环谐振器的超灵敏生物传感机理研究

项目名称： 硅纳米柱光波导级联微环谐振器的超灵敏生物传感机理研究

项目编号： No.11374115

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 郜定山

作者单位： 华中科技大学

项目金额： 89万元

中文摘要： 硅基光波导微环谐振生物传感器具有体积小、品质因子高、制作工艺与CMOS技术兼容、易规模集成等优点，对生命科学研究、疾病诊断、新药开发等具有重要意义和价值。但传统硅波导依赖较弱的包层倏逝场与被探测生物分子相互作用，导致传感灵敏度较低。而硅狭缝波导虽可提高光与生物分子相互作用，但侧壁散射损耗较大，使得微环检测极限变差。本项目创新性的提出一种周期排列硅纳米柱光波导，可显著增强光与生物分子相互作用。在此基础上，通过级联微环设计，利用两微环光谱叠加的"游标卡尺"效应来进一步提升传感灵敏度。本项目从理论上探索增强波导模场与生物分子相互作用的物理机制，并利用电子束光刻和硅干法刻蚀技术制作生物传感器。以DNA分子检测为例，验证生物传感的高灵敏度和低检测极限。本项目的研究将从理论机理上突破现有硅基光波导生物传感器的灵敏度局限，可望将灵敏度提升2个数量级，并为制作高度集成、超灵敏生物传感芯片提供实验指导。

中文关键词： 硅纳米柱；光波导；微环谐振器；法诺谱线；生物化学传感

英文摘要： Silicon optical waveguide microring biosenor has great potential for life science research, disease diagnosis and drug development, for its advantages of ultracompact size, high quality-factor, compatible with CMOS technology, and easiness to large scale

英文关键词： silicon nano pillar；optical waveguide；microring resonator；Fano shaped spectrum；biochemical sensing