[發明專利]一種多孔硅光子晶體生物芯片的檢測方法

有效

• 申請號: 201510231644.6
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN104914072B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 賈振紅;呂小毅
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 高玉濱

1.一種多孔硅光子晶體生物芯片的檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括以下步驟:

S1、通過等離子體增強化學氣相沉積法將Si₃N₄沉積在P型單晶硅上,用標準的光刻工藝制備出8*8的微陣列器件；微陣列中每個圓形單元表面為單晶硅，其直徑為300nm，間距為200nm；除圓形單元外的其它區域都覆蓋著Si₃N₄膜；

S2、在黑暗和常溫環境下對所述微陣列器件進行電化學腐蝕,電化學腐蝕包括兩個腐蝕步驟：電解拋光和多孔硅微腔結構的形成；所述電化學腐蝕完成后，所述微陣列器件中每個圓形單元為多孔硅微腔；

陣列的每一個單元都是含缺陷態的一維多孔硅光子晶體，這種結構是由兩個完全對稱的布拉格反射鏡和中間的法布里-珀羅諧振腔構成，布拉格反射鏡由低孔隙率層和高孔隙率層交替堆疊構成，分別對應于高折射率和低折射率的區域，布拉格反射鏡與缺陷層的光學厚度滿足以下關系：

其中d_H，d_L和d_C分別是高折射率層，低折射率層和缺陷層的厚度；n_H，n_L和n_C分別是兩個對稱分布的布拉格反射鏡的高、低折射率和缺陷層的折射率；

S3、將所述多孔微腔連接至所述微陣列器件的表面光學特性的檢測光路；用氦氖激光器作光源，激光通過光闌，經過兩個透鏡和進行準直擴束，經過光闌時，控制光斑大小,再經過半透半反鏡到達微陣列S表面，經過透鏡進入圖像采集中進行采集圖像；

S4、所述檢測光路測量所述微陣列器件表面的反射率，然后將所述反射率的變化轉變成數字圖像中對應區域亮度的變化，分析所述對應區域亮度變化所對應的數字圖像的灰度級，檢測到高靈敏度的折射率；

所述圓形單元都是含缺陷態的一維多孔硅光子晶體，由兩個完全對稱的布拉格反射鏡和中間的法布里-珀羅諧振腔構成。

2.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述P型單晶硅晶向為100，電阻率為0.03Ω·cm，厚度為400μm，所述Si₃N₄膜厚度為1.5μm。

3.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述每個圓形單元表面為直徑為300nm、間距為200nm的單晶硅。

4.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述電化學腐蝕包括兩個腐蝕步驟：電解拋光和形成多孔硅微腔結構。

5.根據權利要求4所述的檢測方法，其特征在于，所述電解拋光用的電解液為體積比為1:1的濃度為40％的氫氟酸和濃度≥99％的酒精混合液。

6.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述光學檢測電路為光源通過光闌，經過兩個透鏡進行準直擴束，再經過另一個光闌時，控制光斑大小,最后經過半透半反鏡到達微陣列表面。

7.根據權利要求1-6任意一項權利要求所述的檢測方法，其特征在于，所述折射率變化的量程范圍為0到0.01。

8.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述布拉格反射鏡由低孔隙率層和高孔隙率層交替堆疊構成，分別對應于高折射率和低折射率的區域。