研究目的
研究用于片上气体传感的Si3N4波导，通过2.7至3.4微米中红外区域的光学吸收实现。
研究成果
该1.6微米高、1.5微米宽的氮化硅波导被证实适用于准TE和准TM偏振下的单模运行，在2.7至3.4微米波长范围内实现了具有竞争力的片上光谱传感性能。根据操作条件不同，检测限可降至几ppm甚至亚ppm级别。
研究不足
该研究属于理论性研究，未包含实验验证。厚度超过1微米的低应力氮化硅波导的实际制备仍是一项正在进行的研究工作。
基于2.7至3.4微米中红外波段光吸收的硅氮化物(Si3N4)芯片气体传感波导分析
DOI：10.1016/j.rinp.2020.102957
期刊：Results in Physics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
我们从理论上研究了采用SiO2基底上Si3N4波导作为与待测分子进行光学相互作用的光学部件，以实现多气体宽带片上光谱传感。分析表明，简单的条形Si3N4波导在检测限、紧凑性、偏振特性及工艺容差等方面均能达到可接受的性能指标，适用于水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)、一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)、乙烯(C2H4)和甲烷(CH4)等气体分子的检测，其工作波段覆盖2.7至3.4微米的宽带光学范围。结果表明，这种简单的Si3N4波导结构能够实现环境与农业应用中通用片上光谱传感所需的竞争性性能。
作者：
Natnicha Koompai，Pichet Limsuwan，Xavier Le Roux，Laurent Vivien，Delphine Marris-Morini，Papichaya Chaisakul
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