1、多孔硅薄膜傳感技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新的傳感技術(shù)，早期的研究大多集中在多孔硅薄膜的電學(xué)特性變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)易揮發(fā)有機(jī)氣體的探測(cè)。但是在惡劣環(huán)境下電學(xué)接觸會(huì)引發(fā)爆炸或火災(zāi)，人們?cè)谕晟贫嗫坠桦娮訙y(cè)量的同時(shí)也在尋求一種新的傳感模式從根本上解決這一問(wèn)題，因此研究了以多孔硅光子晶體為核心的氣體傳感技術(shù)。 首先從多孔硅材料的物理學(xué)基礎(chǔ)入手，闡述了理論和實(shí)驗(yàn)方法確定多孔硅光學(xué)常數(shù)的基本原理，給出了多孔硅光學(xué)常數(shù)的定義，利用Krame

2、rs-Kroning關(guān)系得到多孔硅材料光學(xué)常數(shù)之間的聯(lián)系，以一維光子晶體傳輸矩陣方法為基礎(chǔ)，研究了三種典型結(jié)構(gòu)的一維多孔硅光子晶體的光學(xué)傳輸特性，利用Matlab仿真的方法，討論了光子晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)、入射角以及缺陷層引入方式對(duì)光子晶體反射特性的影響，得出了一些具有一定意義的結(jié)論，為設(shè)計(jì)多孔硅光子晶體器件以及光學(xué)傳感器件提供了重要的理論基礎(chǔ)。 深入研究了有機(jī)蒸汽分子在多孔硅材料中的吸附特性，根據(jù)吸附等溫線(xiàn)的遲滯性，確定毛細(xì)冷凝為主要

3、的吸附機(jī)制，提出兩種有機(jī)蒸汽分子在多孔硅光子晶體結(jié)構(gòu)中的滲透模型，并驗(yàn)證了均勻吸附模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，以一維多孔硅光子晶體中的單微腔結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，建立其有機(jī)蒸汽傳感理論模型，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。 采用脈沖電化學(xué)腐蝕法制備出性能優(yōu)良的多孔硅層，并建立了多孔硅反射譜測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量多孔硅反射譜，根據(jù)推導(dǎo)的各種光學(xué)常數(shù)間關(guān)系，從實(shí)驗(yàn)的角度確定了實(shí)驗(yàn)用多孔硅樣品的光學(xué)特性譜圖，論述入射波長(zhǎng)和孔隙率對(duì)其光學(xué)性能的影響，為進(jìn)一步優(yōu)化多

4、孔硅光學(xué)性能，研究基于光學(xué)特性的多孔硅氣體傳感器打下了基礎(chǔ)。 最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行正交優(yōu)化，采用脈沖電化學(xué)腐蝕方法制備多孔硅微腔樣品；設(shè)計(jì)了多孔硅微腔的實(shí)驗(yàn)傳感系統(tǒng)，以幾種易燃易爆有機(jī)蒸汽作為測(cè)試對(duì)象，利用設(shè)計(jì)的反射譜光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)有機(jī)蒸汽種類(lèi)、蒸汽濃度以及傳感響應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，證明了多孔硅微腔作為一種新型的光學(xué)傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)蒸汽種類(lèi)和濃度的測(cè)量。 理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用多孔硅光學(xué)特性-反射譜的漂移特性研究多