硅基纳米光波导表面硅氢键流密度光滑机理及工艺参数研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51505324
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Si nono-optical waveguide resonant cavity with low loss and high Q value is the key for high sensitivity detectors, biosensors, optical communication devices, and so on. However, the surface roughness of optical waveguide will cause high transmission loss which becomes a serious constrain to the high Q value of Si nono-optical waveguide resonant cavity. Surface Si-H bond current density smooth mechanism is proposed in this project, and the Si-H bond current density smooth technology is used to reduce the waveguide surface roughness to sub-nano scale. Atomic migration mechanism, surface/interface effect and smoothing effect of Si surface under the action of Si-H current density vector are researched theoretically. The relationship between smooth technical parameters and smoothing results, and optimal parameter control are studied experimentally by changing the experimental parameter and repeated experiments. The theoretical and experimental results identify each other, and then the improvement theoretical physical model and the optimized technological parameter model will be established. At last nano-optical waveguide ring resonant cavity with sub-nano scale roughness, ultralow loss and high Q value will be realized. The project seeks to break bottlenecks in the nono-optical waveguide preparation technology and obtain nano-optical waveguide resonator devices with low loss, high precision, high sensitive and batch production.
低损耗高Q值Si基纳米光波导谐振腔,是高灵敏探测器、生物传感器、光通讯器件等发展的关键。而波导表面粗糙度会造成较大的光传输损耗,是制约Si基纳米光波导谐振腔Q值提高的一个重要因素。本项目提出表面硅氢键流密度光滑机理,采用硅氢键流密度光滑工艺将波导表面的粗糙度降低至亚纳米量级。理论研究硅氢键流密度矢量作用下,表面硅原子的迁移机理、表面/界面效应、光滑效应。通过调整硅氢键流密度光滑工艺参数、多批次加工,实验研究关键工艺参数与光滑效果的关系及工艺参数的优化控制。理论与实验相互检验,建立完善的硅氢键流密度光滑化物理模型及优化的工艺参数模型。最终实现表面粗糙度为亚纳米量级的、超低损耗、高Q值的硅基光波导环形谐振腔的制备。该项目致力于突破低损耗纳米光波导制造技术瓶颈,实现低损耗、高精度、高灵敏、批量化纳米光波导谐振腔制造。

结项摘要

表面粗糙度引起的传输损耗严重限制了硅基纳米光波导结构的实际应用。本项目研究了硅基纳米光波导表面硅氢键流密度光滑化的微观机理,建立了优化的工艺参数模型。模拟分析了硅氢键对表面硅原子迁移、硅表面结构的动态变化、波导表面形貌的影响。基于对反应过程中的能量分析研究了表面光滑化的机理,揭示了在硅氢键的驱使下硅原子由高能态向低能态的微迁移机理。建立了硅氢键流密度光滑化的实验装置,优化了光滑化的工艺参数,成功的将表面粗糙度降低至0.5 nm量级,形成了一套硅基纳米光波导表面亚纳米光滑化的加工工艺。该项目的研究成果为实现低损耗的光波导器件奠定了基础。本项目共发表论文11篇,其中SCI论文8篇,EI论文1篇;申请国家发明专利6项,其中授权3项;培养研究生4名。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Fluorescent carbon dots as carriers for intracellular doxorubicin delivery and track
荧光碳点作为细胞内阿霉素递送和追踪的载体
  • DOI:
    10.1016/j.jddst.2018.12.015
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF DRUG DELIVERY SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Duan, Qianqian;Ma, Yuan;Sang, Shengbo
  • 通讯作者:
    Sang, Shengbo
The micro-mechanism of silicon-based waveguide surface smoothing in hydrogen annealing
氢退火硅基波导表面平滑的微观机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chinese Physics Letter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Duan Qianqian;Ren Xinyu;Jian Aoqun;Zhang Hui;Ji Jianlong;Zhang Qiang;Zhang Wendong;Sang Shengbo
  • 通讯作者:
    Sang Shengbo
A PDMS surface stress biosensor with optimized micro-membrane: Fabrication and application
具有优化微膜的PDMS表面应力生物传感器:制备与应用
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2016.09.157
  • 发表时间:
    2017-04-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Jian, Aoqun;Tang, Xiaoliang;Sang, Shengbo
  • 通讯作者:
    Sang, Shengbo
Theoretical analysis of microring resonator-based biosensor with high resolution and free of temperature influence
基于微环谐振器的高分辨率、不受温度影响的生物传感器的理论分析
  • DOI:
    10.1117/1.oe.56.6.067103
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Optical Engineering
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Jian Aoqun;Zou Lu;Tang Haiquan;Duan Qianqian;Ji Jianlong;Zhang Qiangwu;Zhang Xuming;Sang Shengbo
  • 通讯作者:
    Sang Shengbo
Rapid preparation of microsized gold nanorods
微米级金纳米棒的快速制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chinese Journal of Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Zhou Jialing;Duan Qianqian;Li Pengwei;Jian Aoqun;Ji Jianlong;Zhang Qiang;Sang Shengbo
  • 通讯作者:
    Sang Shengbo

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其他文献

重大科技项目组织界面协同管理研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 作者:
    王春青;贾小漫;段倩倩
  • 通讯作者:
    段倩倩
基于MEMS超级电容器的高介电常数CaCu 3Ti 4O12 薄膜制备及电学特性研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙伟
北京市科技金融发展历程及现状分析
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    白鹏飞
基于SPR的液体折射率检测研究
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 作者:
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    桑胜波
电影产业链协同发展及其评价研究
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  • 作者:
    张旭;夏卫国;段倩倩;侯光明
  • 通讯作者:
    侯光明

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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