Desarrollo de un biosensor fotónico de alta sensibilidad basado en interferómetros Mach-Zehnder integrados en tecnología microelectrónica de silicio

• Autores: José Sánchez del Río Sáez
• Directores de la Tesis: Laura Lechuga Gómez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2007
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Fernando Cussó (presid.), Gaspar Armelles (secret.), María Pilar Marco (voc.), Eugenio Cantelar Alcaide (voc.), Pedro Corredera Guillén (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Física del estado sólido
      • Semiconductores
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Se ha desarrollado un biosensor fotónico de alta sensibilidad basado en interferómetros Mach-Zehnder integrados en tecnología de silicio al igual que se han presentado dos aplicaciones del mismo como dispositivo biosensor: la primera está centrada en el campo de la Genómica y consiste en la detección de mutaciones puntuales en el ADN, la segunda está centrada en el campo de la Proteómica y consiste en la detección de pesticidas mediante inmunoensayos.

    Para el desarrollo del biosensor altamente sensible, se han diseñado primeramente las guías de onda que lo constituyen. Estas guías de onda son de reflexión total interna (TIR) y han de tener una alta sensibilidad superficial y un comportamiento monomodo.

    Ya realizada la modelización, las guías de ondas TIR se fabrican mediante la Tecnología Micorelectrónica de SIlicio, en la Sala Blanca del CNM de Barcelona. Su estructura es la siguiente: Un recubrimiento de sustrato de SiO2 de 2 um de espesor y de n=1.46, una capa de núcleo de Si3N4 de n=2.00 y de espesores de 75 nm para conseguir la máxima sensibilidad en TE, 200 nm para conseguir una alta sensibilidad en TM y 150 nm para conseguir la máxima sensibilidad en TM. Un recubrimiento de núcleo de SiO2 de 2 um de espesor y de n=1.46.

    Posteriormente las guías de ondas TIR se caracterizan morfológicamente y ópticamente. La caracerización óptica permitirá estudiar su comportamiento modal, sus pérdidas de propagación e inserción al igual que sus pérdidas en los tramos curvos. También se conocerán las pérdidas de acoplamiento modal entre ramas de los interferómetros y se estudiarán el ruido y la deriva de los sistemas experimentales empleados. Evaluadas las sensibilidades experimentales se determinará el límite de detección en el cambio en el índice de refracción externo del dispositivo.

    En las aplicaciones del MZI como dispositivo biosensor se han conseguido límites de detección de 10 pM de concentración de ADN compleme