基于CMOS兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种基于CMOS兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片及其制备方法和应用，属于光学微纳结构设计和片上集成微纳传感芯片领域。该光传感芯片结构包括由下而上依次层叠设置的基底层、间隔层以及等离子体氮化物纳米孔阵列层。等离子体氮化物纳米孔阵列层为具有高规则排列纳米孔的氮化物薄膜。等离子体氮化物纳米孔阵列能有效地调节入射光并产生增强的表面等离子体共振，间隔层能作为谐振腔有效地引导增强透射光与纳米孔阵列相互作用产生Fabry‑Perot共振模式。本发明专利技术利用机械性能好、耐高温、CMOS工艺兼容、低光学损耗、耐酸碱的等离子体氮化物材料作为折射率传感芯片金属层的特征，实现快速灵敏高效的检测目标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学微纳结构设计和片上集成微纳传感芯片，尤其涉及一种基于cmos兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片及其制备方法和应用。

技术介绍

1、光学传感芯片具有无标记、能实时检测生化物质等特性而被广泛应用到生物医学、食品检测和环境保护等领域。一般通过马赫曾德尔、环形振荡器、光子晶体或等离子体传感器等来实现传感检测效应。其中，等离子体共振传感技术是基于入射光在金属-电解质界面上引起的自由电子集合相干振荡运动来工作的。这些由共振而建立起来的电荷密度振荡常以传播式的表面等离子激元(spps)或局域式的表面等离子共振(lsprs)等形式发生。其中，spp会形成一个穿透进入周围几百纳米介质中按指数衰减的电场。这种瞬时逝去的电场(倏逝场)极易受到周围介质折射率变化的影响，当金属表面介质折射率发生改变时，用于激发表面等离子共振入射光的入射角度、波长、相位等也会随之改变，从而达到检测介质折射率变化的目的。

2、自1998年ebbesen等人报道了贵金属银亚微米孔阵列对穿过孔阵列的光产生增强的透射作用，在可见光-近红外区出现超乎寻常的零级透射光谱，而被本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于CMOS兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片，其特征在于：所述基于CMOS兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片包括由下而上依次层叠设置的基底层、间隔层以及等离子体氮化物纳米孔阵列层；所述等离子体氮化物纳米孔阵列层为具有纳米孔的氮化物薄膜，所述纳米孔呈四方周期性阵列排列且贯穿所述氮化物薄膜。

2.根据权利要求1所述的基于CMOS兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片，其特征在于：所述氮化物薄膜的材质为氮化钛、氮化锆、氮化铪、氮化钒、氮化铌、氮化钽材料中的一种；所述氮化物薄膜的厚度为20～400nm，纳米孔阵列为四方排布，四方阵列的周期为400～5000nm...

【技术特征摘要】

1.一种基于cmos兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片，其特征在于：所述基于cmos兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片包括由下而上依次层叠设置的基底层、间隔层以及等离子体氮化物纳米孔阵列层；所述等离子体氮化物纳米孔阵列层为具有纳米孔的氮化物薄膜，所述纳米孔呈四方周期性阵列排列且贯穿所述氮化物薄膜。

2.根据权利要求1所述的基于cmos兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片，其特征在于：所述氮化物薄膜的材质为氮化钛、氮化锆、氮化铪、氮化钒、氮化铌、氮化钽材料中的一种；所述氮化物薄膜的厚度为20～400nm，纳米孔阵列为四方排布，四方阵列的周期为400～5000nm。

3.根据权利要求2所述的基于cmos兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片，其特征在于：所述纳米孔的孔直径为周期的25％～90％。

4.根据权利要求1所述的基于cmos兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片，其特征在于：所述间隔层的材质为二氧化硅或者氮化硅材料；所述间隔层的厚度为50～400nm。

5.根据权利要求1所述的基于cmos兼容的等离子体氮化物纳米孔阵列光传感芯片，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩卫家，朱维，杜康，魏国超，张博涵，周偲，王婷婷，汪胜祥，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：