研究目的
基于三结光电二极管(TPD)CMOS传感器并集成纳米光子层(NPL),开发一种定制化集成光电设备,用于实时照明和检测荧光分子,以提高DNA测序性能。
研究成果
所开发的NPL集成TPD CMOS系统成功区分了人造光源与荧光分子的波长,展现出具有实时光谱分辨能力的单分子DNA测序潜力。需进一步改进暗电流抑制效果并优化NPL制备工艺以提升性能。
研究不足
由于CMOS传感器受到应力诱导位错的影响,NPL集成过程增加了噪声变化并降低了动态范围。薄膜的制备参数(如温度和自发荧光)需要优化。解码精度受到信噪比和染料光谱重叠的限制。
1:实验设计与方法选择:
本研究涉及设计与制造集成纳米光子层(NPL)的三结光电二极管(TPD)CMOS传感器,包括纳米阱、平面波导、金属针孔和滤光片。研究方法包括光学性能分析、解码算法开发和荧光检测测试。
2:样本选择与数据来源:
荧光聚苯乙烯微球(PSB)和染料(如Alexa 488、Atto 514、Atto 532、QD625)从指定供应商处购买。人工光序列由BioLEDs生成。
3:Atto Atto QD625)从指定供应商处购买。人工光序列由BioLEDs生成。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:关键设备包括TPD CMOS传感器、NPL制备工具、激光器(473纳米线激光、488纳米点激光)、光谱仪、相机和荧光显微镜。材料包括PSB、荧光染料和滤光片。
4:实验步骤与操作流程:
步骤包括NPL制备、TPD响应度测量、光栅波导耦合效率测试、散射强度映射、人工光序列的解码算法应用以及纳米阱中的荧光分子检测。
5:数据分析方法:
数据分析包括测量响应曲线、动态范围、线性度、信噪比(SNR)、传播损耗,并使用基于三维和二维结图的解码算法进行波长区分。
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