- Phiến silic loại p+ có điện trở suất ρ= 0,0 1 0,1 Ωcm được bốc bay Al ở mặt sau để tạo tiếp xúc.
3.2.2.1. Tính tốn sự dịch chuyển phổ khi biết chiết suất chất lỏng cho vào cảm biến
Khi chiết suất của các lớp điện môi cấu thành buồng vi cộng hưởng thay đổi dẫn đến thay đổi phổ phản xạ của chúng. Dưới đây chúng tôi sẽ mô phỏng sự thay đổi phổ phản
xạ của một buồng vi cộng hưởng với các tham số cho trước được nhúng trong cồn tuyệt đối. Với một chiết suất hiệu dụng cho trước, dựa vào lý thuyết môi trường hiệu dụng ta có thể thu được độ xốp khác nhau theo các mơ hình mơi trường hiệu dụng của Bruggman, Maxwell – Garnett và Looyenga. Sự khác nhau về độ xốp sẽ dẫn đến sự khác nhau về chiết suất hiệu dụng khi nhúng trong cùng một chất lỏng. Mà hệ quả là sự dịch chyển khác nhau của phổ cảm biến.
Để mô phỏng chúng tôi sẽ chọn các điều kiện ban đầu cấu thành nên buồng vi cộng hưởng là : d1=76.7nm, d2=92nm, dss=184nm, n1=2.1, n2=1.75, nss=1.75. Với các điều kiện ban đầu của một buồng vi cộng hưởng đã cho chúng ta có thể dựa vào các phương trình mơi trường hiệu dụng để tính tốn độ xốp trên cơ sở đó từ chiết suất hiệu dụng mà thu được từ sự dịch chuyển phổ chúng ta xác đinh được chiết suất của chất cần xác định. Dưới đây là những mô phỏng về độ dịch phổ khi cho thêm cồn(n0=1.3624) vào mẫu theo các điều kiên đã đặt ở trên.
a) Theo phương trình Bruggman (1.9)
Với ɛSi =11,6964, ɛPsi=ɛ2=3,0625, ɛvoid= 1 ta có thể tính ra được độ xốp của lớp khuyết tât bằng độ xốp của lớp có chiết suất thâp là P= 0,626.
Từ phương trình tính chiết suất hiệu dụng neff = εeff [4] Với εeff= (1-f ) ɛ1 + f ɛ2
Trong đó f là tỉ lệ lấy đầy , ɛ1 và ɛ2 tương ứng là hằng số diện môi của chất nền và các đơn tinh thể. Theo như phương trình trên thì ta có thể thấy rằng 1-f = P, vậy ta có thể suy ra được chiết suất hiệu dụng nếu như biết được chiết suất đưa vào và ngược lại. Giả sử ta ngâm mẫu vào ethanol (n0=1,3614) khi đó ta có thể tính được chiết suất hiệu dụng của lớp không gian là neff= 2,3539, và độ dịch phổ của nó sẽ được thể hiện trên hình 3.8. b) Theo phương trình Maxwell – Garnett (1.10)
Cũng các điệu kiện như trên ta có thể tính được độ xốp P= 0.7564 và chiết suất hiệu dụng của lớp không gian khi cho ethanol vào là neff=2,0618.
c) Theo phương trình Looyenga(1.11)
Với tính tốn như trên ta cũng tính được P= 0.6439, và chiết suất hiệu dụng của lớp không gian khi ngâm với ethanol là neff=2,3148
Hình 3.8. Phổ phản xạ của một cảm biến có cấu trúc buồng vi cộng hưởng với chiết suất của lớp không gian là n=1.75 khi nhúng trong cồn tuyệt đối (chiết suất 1,3614). Đường phổ (a) cho ban đầu, đường phổ (b), (c) và (d) sau khi ngâm trong cồn với chiết suất mơi trường hiệu dụng được tính tương ứng theo Bruggman, Maxwel- Garnett và Looyenga.