组成图示
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传感器类型
其他（多孔硅光子晶体光学反射生物传感器）
检测对象
3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES，3-aminopropyltriethoxysilane），样品基质为多孔硅孔内（5% APTES 甲苯溶液处理后）
检测原理
该传感器以多孔硅（PSi）光子异质结构为换能器。低/高孔隙率 PSi 层构成 DBR，C/D 层按 Fibonacci 序列形成缺陷层，在光子带隙内产生强局域共振透射模式。PSi 的有效折射率由硅骨架与孔内空气共同决定；当 APTES 等分子渗入孔内并置换空气时，孔内介质折射率升高，导致各层有效折射率和光学厚度改变，共振峰向长波方向红移；相反，热氧化使部分硅转化为 SiO2，有效折射率降低，共振峰蓝移。反射光谱仪监测共振波长位移，位移大小反映渗入分子量。强局域窄带共振提高了波长位移监测精度，无需荧光或电化学标记。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数；报告 APTES 渗入后共振红移 44.3 nm，ΔE = 0.053 eV（λ = 1.0 μm）。
效应效果
实验反射光谱与传输矩阵理论模拟良好一致，表明 PSi 多层制备质量高且可重复。不同 FN 阶数分别产生 1、2、3 个窄共振，FWHM 约 13.2–23.6 nm；通过增删 FN 层或重复单元可调节共振位置和分裂。5% APTES 甲苯溶液处理后，相对氧化样品共振红移 44.3 nm，ΔE = 0.053 eV（λ=1.0 μm）；作者认为该位移大于此前多种 PSi 分子渗入结构，并指出强局域共振有利于低浓度监测。论文未报告 RSD、选择性、抗干扰或实际样品回收率，但主张其可用于生物传感、光电子和光通信。
传感器的构成
- 基底：硼掺杂(100)单晶硅晶圆（B-doped Si wafer），提供刻蚀基底与机械支撑
- 多孔硅换能层：电化学刻蚀多孔硅（PSi）多层，孔隙率决定有效折射率，形成光子带隙与共振模式
- 分布式布拉格反射器：低/高孔隙率 PSi 层 A/B 交替 N 次（A: 40% 孔隙率, n≈1.4, d≈178.5 nm；B: 77% 孔隙率, n≈2.5, d≈100 nm），形成高反射带
- Fibonacci 缺陷层：C/D PSi 层按 FN 序列排列（C: n≈1.6, d≈156.25 nm；D: n≈2.2, d≈113.64 nm），产生可调节局域共振透射模式
- 表面氧化层：900°C 氧气热氧化生成二氧化硅（SiO2），稳定 PSi 并降低有效折射率，引起共振蓝移
- 功能化识别层：3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）在孔内表面硅烷化，引入氨基并置换孔内空气，作为生物分子附着/模拟层，引起红移
- 光学读出：Agilent Cary 5000 UV-VIS-NIR 分光光度计，20° p 偏振反射光谱监测共振波长位移
中文摘要
本文报道了基于多孔硅（PSi）的混合周期/准周期异质结构（HHs）的实验制备与理论分析。该结构由两个分布式布拉格反射器（DBR）之间堆叠 Fibonacci（FN）准周期子结构构成，序列为 (DBR)N-(FN)M-(DBR)N。通过电化学刻蚀硼掺杂硅晶圆，利用不同孔隙率 PSi 层控制有效折射率，形成光子带隙和强局域共振透射模式；FN 子结构阶数决定共振模式数量，并可通过部分周期性条件实现模式展开。作者采用传输矩阵法模拟反射光谱，与实验结果良好一致。进一步对结构进行 900°C 氧气热氧化和 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）硅烷化，观察到共振峰蓝移和红移，证明该结构对孔内材料渗入具有较高敏感性，可用于无标记光学生物传感和有机分子吸附研究。
英文摘要
: In this work, we report the experimental results and theoretical analysis of strong localization of resonance transmission modes generated by hybrid periodic/quasiperiodic heterostructures (HHs) based on porous silicon. The HHs are formed by stacking a quasiperiodic Fibonacci (FN) substructure between two distributed Bragg reflectors (DBRs). FN substructure defines the number of strong localized modes that can be tunable at any given wavelength and be unfolded when a partial periodicity condition is imposed. These structures show interesting properties for biomaterials research, biosensor applications and basic studies of adsorption of organic molecules. We also demonstrate the sensitivity of HHs to material infiltration.