研究目的
开发一种微型化纳米光子传感器系统，通过将纳米光子结构与CMOS光电二极管单片集成，从而无需依赖外部实验室测量设备，实现在分析实验室外实际应用。
研究成果
所开发的纳米光子传感器系统通过集成于纳米光子传感器上的光电二极管（PDs），直接以电信号形式读取传感器周围环境折射率的变化。这项研究使纳米光子传感器在诸多实际应用中（尤其是即时诊断领域）更接近实用化。
研究不足
通过蚀刻去除钝化层以减少背反射并缩短纳米光子结构与光电探测器（PD）之间的间隙，可以提升集成纳米光子传感器的性能。由于CMOS技术中厚钝化层和多层中间介质的存在，其检测限相较于采用外部专业设备测量的谐振式纳米光子传感器更高。
1：实验设计与方法选择：
该方法采用代工CMOS技术，将CMOS兼容材料制成的谐振纳米光子结构与光电二极管（PD）芯片进行单片集成。
2：样本选择与数据来源：
纳米光子传感器由专为与CMOS探测器芯片集成而设计的一维Si3N4光栅构成。
3：实验设备与材料清单：
包括商用光光谱仪（Foster & Freeman）、配备光谱仪的Leica 2700M显微镜，以及用于横向磁配置下获取反射光谱的偏振片。
4：实验流程与操作步骤：
将集成Si3N4光栅的CMOS芯片贴装至芯片载体，通过引线键合并用环氧树脂封装。实验用水溶液时，在芯片周围安装3D打印的ABS环形结构。
5：数据分析方法：
通过光光谱仪测量光栅的光学反射光谱，确定集成于CMOS芯片的Si3N4光栅的谐振波长。
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Leica 2700M microscope
2700M
Leica
Used for measuring the optical reflection spectrum of the gratings.
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spectrometer
Foster & Freeman
Attached to the microscope for spectral analysis.
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polarizer
Used to take reflection spectra in a transverse magnetic configuration.
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CMOS detector chip
Austria Microsystems (AMS)
Integrated with nanophotonic structures for direct electrical readout.
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3D printed ring
Made of ABS to contain liquid analyte over the chip surface.
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