[发明专利]用于集成装置的光学奈米结构抑制器及其方法

说明书

本发明描述了与光子带隙光学奈米结构相关的设备及方法。此等光学奈米结构可展现禁止光子带隙或允许光子带隙，且可用于抑制(例如，阻断或衰减)第一波长下的辐射，同时允许透射第二波长下的辐射。光子带隙光学奈米结构的示例包括在一个、两个或三个维度中具有周期性或准周期性且在至少两个维度中具有结构变化的周期性及准周期性结构。此等光子带隙光学奈米结构可形成于包括光电二极管及被布置为分析由光电二极管接收的辐射的CMOS电路的集成装置中。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)主张2019年6月19日根据代理人案号R0708.70061US00申请的名称为“OPTICAL NANOSTRUCTURE REJECTER FOR AN INTEGRATEDDEVICE AND RELATED METHODS”的美国临时专利申请案62/863,635号的优先权，其特此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及关于用光学奈米结构减少集成装置(integrated device)中的非想要辐射。

背景技术

在用于分析样本的仪器区域中，微型芯片可用于平行分析大量分析物或试样(含于一个或多个样本内)。在一些情况下，将光学激发辐射递送至芯片上执行单独分析的多个离散位点。激发辐射可激发各位点处的试样、连接至试样的荧光团或参与了与试样相互作用的荧光团。响应于激发，可自位点发射辐射且可由传感器检测所发射辐射。自针对位点的所发射辐射获得的或缺少所发射辐射的信息可用于确定该位点处的试样的特征。

发明内容

描述了与光子带隙光学奈米结构相关的设备及方法。光学奈米结构可展现禁止光子带隙或允许光子带隙，且可用于抑制第一波长下的辐射(例如，阻断或衰减该辐射的大部分)，同时允许透射第二波长下的辐射。光子带隙光学奈米结构的示例包括在两个或三个维度中具有结构变化且在一个、两个或三个维度中具有周期性或准周期性的周期性及准周期性结构。光子带隙光学奈米结构可形成于集成装置中，所述集成装置包括光学传感器，诸如光电二极管、CCD光电二极管数组、CMOS光电二极管数组、影像传感器数组、荧光传感器数组等。在一示例实施例中，光子带隙光学奈米结构可与用于分析试样的仪器结合使用，其中光学检测用于分析由试样响应于递送至该试样的光学激发而发射的辐射。光子带隙光学奈米结构在此等情况下可适用于减少造成背景噪声的一个或多个波长带中的某些辐射，同时允许透射含有有用信号的波长带中的辐射，藉此改良信噪比(signal-to-noise ratio)。

一些实施例涉及一种集成装置，其包含具有第一表面的基板及形成于该基板上的多个像素。所述多个像素中的至少一些包含：反应室，其被配置为接收样本；传感器，其被配置为检测从该反应室发射的辐射；波导，其被配置为将激发辐射耦合至该反应室；以及光学奈米结构，其安置于该波导与该传感器之间。该光学奈米结构被图案化为包括在平行于该基板的该第一表面的平面中的结构变化且抑制在垂直于该第一表面的方向上入射于该光学奈米结构上的激发辐射的至少一部分。

在一些实施例中，所述结构变化至少在该平面的一个维度中为周期性或准周期性的。

在一些实施例中，该光学奈米结构展现光子带隙。

在一些实施例中，所述结构变化在该平面的两个维度中为周期性或准周期性的。

在一些实施例中，所述结构变化展现150nm与500nm之间的周期性。

在一些实施例中，该光学奈米结构在所述结构变化内不具有缺失或显著不同的周期性组件。

在一些实施例中，该光学奈米结构包含具有第一折射率的介电材料的第一多个离散区。

在一些实施例中，该介电材料的该第一多个离散区在该平面中展现100nm与300nm之间的宽度。