Entwicklung und Charakterisierung von photonischen Multischichten aus porösem Silizium für biosensorische Anwendungen

Abstract:
Mit Multischichten lassen sich durch geeignete Einstellung der Brechungsindizes und Dicken der einzelnen Schichten Grundstrukturen von verschiedenen optischen Filtern realisieren. In diesem Beitrag werden optische Multischichten vorgestellt, bei denen die einzelnen Schichten durch poröses Si als quasi dielektrische Schichten gebildet werden. In der vorgestellten Arbeit werden die unterschiedlichen Schichtstrukturen mit dem Simulationsprogramm Macleod analysiert, um die erforderlichen Schichtparameter zu bestimmen und deren Einfluss auf die spektralen Eigenschaften der entstehenden Struktur zu verstehen. Weiterhin werden die Einflüsse der Herstellungsparameter, wie z.B. Substratdotierung und Anodisierungsbedingungen, auf die spektrale Änderung untersucht und die gemessenen und simulierten Ergebnisse verglichen. Durch thermische Oxidation wechselt die hydrophobe native poröse Siliziumschicht ihren Charakter in hydrophil, wodurch die Benetzung der Oberfläche speziell für wässrige Lösungen deutlich verbessert wird. Gleichzeitig wird die große innere Oberfläche der porösen Struktur stabilisiert, wodurch eine bessere Langzeitstabilität erreicht werden kann. Die optischen Filterstrukturen verändern durch Beladung mit organischen und wässrigen Lösungen ihre optischen Eigenschaften, was z.B. zu einer messbaren Wellenlängenverschiebungen im Reflektionsspektrum führt und als primärer sensorischer Effekt für Biosensoren genutzt wird.