Silicon Photonic Micro-Ring Resonators for Chemical and Biological Sensing: A Tutorial

光子学 谐振器 绝缘体上的硅 纳米技术 制作 波导管 灵敏度(控制系统) 材料科学 硅光子学 光电子学 CMOS芯片 生物传感器 表面改性 检出限 电子工程 化学 工程类 机械工程 医学 病理 色谱法 替代医学
作者
Patrick Steglich,Dominik G. Rabus,C. Sada,Martin Paul,Michael G. Weller,Christian Mai,Andreas Mai
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22 (11): 10089-10105 被引量:50
标识
DOI:10.1109/jsen.2021.3119547
摘要

Silicon photonic micro-ring resonators (MRR) developed on the silicon-on-insulator (SOI) platform, owing to their high sensitivity and small footprint, show great potential for many chemical and biological sensing applications such as label-free detection in environmental monitoring, biomedical engineering, and food analysis. In this tutorial, we provide the theoretical background and give design guidelines for SOI-based MRR as well as examples of surface functionalization procedures for label-free detection of molecules. After introducing the advantages and perspectives of MRR, fundamentals of MRR are described in detail, followed by an introduction to the fabrication methods, which are based on a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technology. Optimization of MRR for chemical and biological sensing is provided, with special emphasis on the optimization of waveguide geometry. At this point, the difference between chemical bulk sensing and label-free surface sensing is explained, and definitions like waveguide sensitivity, ring sensitivity, overall sensitivity as well as the limit of detection (LoD) of MRR are introduced. Further, we show and explain chemical bulk sensing of sodium chloride (NaCl) in water and provide a recipe for label-free surface sensing.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
newnew发布了新的文献求助10
1秒前
sunidea发布了新的文献求助10
1秒前
佳宝(不可以喝但能吃完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
所所应助是小银鱼采纳,获得10
3秒前
kakafan完成签到,获得积分10
3秒前
Ww发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI6应助xiaofeizhu采纳,获得10
5秒前
JamesPei应助moonnight采纳,获得10
5秒前
5秒前
研友_LjMy08发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
stmnkl发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
Qy05完成签到 ,获得积分10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
kakafan发布了新的文献求助10
7秒前
洋葱王子发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
英姑应助喏晨采纳,获得10
8秒前
小青椒应助忐忑的小兔子采纳,获得30
9秒前
我的昵称完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
晨曦应助风中的觅海采纳,获得10
10秒前
搜集达人应助桃桃采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
所所应助陈花蕾采纳,获得10
11秒前
奔跑的胖纸关注了科研通微信公众号
11秒前
12秒前
13秒前
温婉的春天完成签到,获得积分10
13秒前
负责青亦完成签到 ,获得积分10
13秒前
我的昵称发布了新的文献求助10
13秒前
Leoling完成签到,获得积分20
14秒前
14秒前
研友_LjMy08完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 921
Identifying dimensions of interest to support learning in disengaged students: the MINE project 800
Synthesis and properties of compounds of the type A (III) B2 (VI) X4 (VI), A (III) B4 (V) X7 (VI), and A3 (III) B4 (V) X9 (VI) 500
Antihistamine substances. XXII; Synthetic antispasmodics. IV. Basic ethers derived from aliphatic carbinols and α-substituted benzyl alcohols 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5430640
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4543688
关于积分的说明 14188578
捐赠科研通 4462030
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2446377
邀请新用户注册赠送积分活动 1437761
关于科研通互助平台的介绍 1414490