基于的中红外在芯片上的气体传感器使用合的等离子微腔的法诺共振
Sherif M Sherif1, Mohamed A Swillam2
1Department of Physics, School of Science and Engineering, The American University in Cairo, Cairo, 11835, Egypt.
Scientific reports
|July 29, 2023
概括
这项研究引入了基于的中红外传感器用于气体检测. 它利用法诺共振来实现高灵敏度,成功地同时检测出甲和氧化.
科学领域:
- 光子学和等离子学.
- 红外光谱学 红外光谱学
- 化学传感器 化学传感器
背景情况:
- 中红外线 (3.5-10微米) 传感对于气体检测和监测至关重要.
- 基于的等离子体传感器提供CMOS兼容性和可调节的共振.
- 法诺共振为增强灵敏度提供了清晰的光谱特征.
研究的目的:
- 提出和分析一种新的CMOS兼容的基于的传感器,在中红外范围运行.
- 为了利用法诺共振来进行高度敏感的气体检测.
- 为了证明同时检测甲 (CH2O) 和氧化 (N2O).
主要方法:
- 使用兴奋剂来实现3μm的等离子体共振.
- 设计一个直线的矩形微腔,并配合一个小的微腔共振器.
- 采用有限差异元素和2D有限差异时间域方法进行分析.
- 通过合的共振器干扰来研究法诺共振激发.
主要成果:
- 获得了6000nm/RIU的高传感器灵敏度和353.3的优点数字 (FOM).
- 在6.5μm操作波长周围观察到0.45dB的低插入损失.
- 在3.6微米处同时检测出甲和4.46微米处同时检测到氧化.
结论:
- 拟议的基于的传感器有效地利用法诺共振进行敏感的中红外气体检测.
- 传感器表现出卓越的性能指标,包括高灵敏度和低损耗.
- 这项技术可以同时监测甲和氧化等特定气体.
