【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物传感检测，具体涉及一种基于温控的级联双环谐振腔传感器的控制方法。
技术介绍
1、光学传感器是基于光信号的变化来进行检测的器件，具有无标记、非接触性和高灵敏度等优点，被广泛应用于医疗诊断、食品检测和环境检测等领域，其中，微环传感器是一种基于波导倏逝波传感的器件，能量高度集中于波导与空气界面附近，光信号对器件表面折射率的扰动特别敏感，可以实现对表面吸附物微小变化的检测，硅基衬底的微环传感器以其集成度高、尺寸小、与微电子工艺相兼容、样品量少、灵敏度高、抗干扰能力强、可实现对检测物实时定量检测等优势，显现出巨大的商业价值。
2、现有技术方案：专利申请号：cn101706424b、cn107727611b微环传感器的灵敏度主要由其波导结构决定，由于通常微环下方是低折射率介质(如二氧化硅)构成的下包层，只有微环上方可以与被测物质接触，其传感灵敏度有限。通常需要采用复杂的设计来提高微环传感其的灵敏度。
3、在cn101706424b中，采用了级联微环的形势，借助游标效应，放大了谐振峰随着环境折射率变化而导致的位移量，提高了整个传感芯片的灵敏度。在cn107727611b中，通过在波导中制作一维光子晶体，增强了波导中光波与周围环境的相互作用，提高了传感灵敏度。
4、但是，以上方案都需要增加芯片的复杂度：cn101706424b中增加了微环谐振腔的数量，还需要精确设计两个微环的半径差；cn107727611b中加入了一维光子晶体，需要高精度的微纳加工工艺。这些因素都导致了成本的提高、可靠性的下
技术实现思路
1、要解决的技术问题
2、本专利技术基于硅光技术，在硅衬底上外延生长二氧化硅层作为波导的下包层，再外延氮化硅层作为波导层。在波导层制作微环谐振器作为核心传感器件，制作偏振敏感的光栅耦合器，将tm偏振态的光波耦合进入波导。
3、采用湿法刻蚀技术，去除掉微环谐振腔下方的二氧化硅下包层，提高微环波导中光波与波导周围物质的相互作用，进而提高传感灵敏度。
4、技术方案
5、为了实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种高灵敏度的微环传感芯片，包括：硅衬底，所述硅衬底外延生长二氧化硅层作为波导的下包层，所述下包层设有一去除区域，在下包层的基础上再次外延的波导层，在波导层制备有用于光输入以及输出接口的光栅耦合器、微环谐振腔以及氮化硅直波导。
6、优选的，波导层采用氮化硅层。
7、优选的，光栅耦合器都是tm偏振态光栅耦合器。
8、优选的，微环谐振腔是支持tm偏振态的微环谐振腔，所述微环谐振腔由非对称波导构成。
9、优选的，一种用于高灵敏度的微环传感芯片的制备方法，包括：
10、准备一个硅晶圆；
11、在所述的硅晶圆上通过外延生长工艺制备二氧化硅层；
12、在所述的二氧化硅层上通过外延生长工艺制备氮化硅层；
13、通过光刻工艺，在氮化硅层表面制备光栅耦合器、直波导、微环谐振腔，刻蚀深度小于氮化硅层厚度；
14、通过光刻工艺，将微环谐振腔内环处剩余的氮化硅去除，露出下层的二氧化硅层；
15、通过湿法刻蚀工艺，选择性的去除掉微环谐振腔下方的二氧化硅，完成下包层局部去除，芯片制作完成。
16、优选的，微环谐振腔的波导截面是非对称结构，其一侧未将氮化硅层全刻蚀掉，留了一层较薄的氮化硅平板，另一侧则全部刻蚀到露出下包层。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、1.本专利技术通过下包层的局部去除，制备了上下悬空的tm偏振态微环谐振腔，实现了光波与待测物充分接触，提高了灵敏度。
19、2.tm偏振态的光波，相比于te偏振态，其有效折射率更容易受到波导上下方折射率影响而改变。
20、3.微环谐振腔的波导截面是非对称结构，其一侧未将氮化硅全刻蚀掉，留了一层较薄的氮化硅平板，另一侧则全部刻蚀到露出下包层，因此留下一侧的氮化硅平板是为了给微环谐振腔提供机械支撑。
21、4.采用湿法刻蚀工艺，对微环谐振腔下方的二氧化硅做了局部去除，去除下方的二氧化硅，可以让波导上下两面都与待测物溶液接触，提高灵敏度。
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1.一种高灵敏度的微环传感芯片，其特征在于，包括：硅衬底，所述硅衬底外延生长二氧化硅层作为波导的下包层，所述下包层设有一去除区域，在下包层的基础上再次外延的波导层，在波导层制备有用于光输入以及输出接口的光栅耦合器、微环谐振腔以及氮化硅直波导。
2.根据权利要求1所述的高灵敏度的微环传感芯片，其特征在于，所述波导层采用氮化硅层。
3.根据权利要求1所述的高灵敏度的微环传感芯片，其特征在于，所述光栅耦合器都是TM偏振态光栅耦合器。
4.根据权利要求1所述的高灵敏度的微环传感芯片，其特征在于，所述微环谐振腔是支持TM偏振态的微环谐振腔，所述微环谐振腔由非对称波导构成。
5.一种用于权利要求1至4任一一项所述高灵敏度的微环传感芯片的制备方法，其特征在于,包括：
6.根据权利要求5所述的高灵敏度的微环传感芯片的制备方法，其特征在于，所述微环谐振腔的波导截面是非对称结构，其一侧未将氮化硅层全刻蚀掉，留了一层较薄的氮化硅平板，另一侧则全部刻蚀到露出下包层。
【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度的微环传感芯片，其特征在于，包括：硅衬底，所述硅衬底外延生长二氧化硅层作为波导的下包层，所述下包层设有一去除区域，在下包层的基础上再次外延的波导层，在波导层制备有用于光输入以及输出接口的光栅耦合器、微环谐振腔以及氮化硅直波导。
2.根据权利要求1所述的高灵敏度的微环传感芯片，其特征在于，所述波导层采用氮化硅层。
3.根据权利要求1所述的高灵敏度的微环传感芯片，其特征在于，所述光栅耦合器都是tm偏振态光栅耦合器。
【专利技术属性】
技术研发人员：张赞，马鑫，苏国帅，
申请(专利权)人：苏州微光电子融合技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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