科技改变生活。普通传感器因为非智能化等原因将不能适应万物互连的智能时代。智能时代对传感器提出了更高的要求,因此智能传感器走入人们的视野。智能时代需要更加便携、高效的智能传感器,智能时代对智能传感器内部集成电路提出更高的要求。因为光互连技术能让智能传感器微型化、精准化、高效化,所以光互连技术将成为集成电路领域的研究重点。单片集成是智能传感器微型化和高效化的另一条件。目前的集成工艺多采用标准互补金属氧化物半导体（CMOS）集成工艺,单片集成需要各零部器件能与标准CMOS工艺兼容。片上全硅光电生物传感器由硅基光源、硅光波导、光电探测器和后端处理电路组成,各个部件都能与标准CMOS工艺兼容。硅是间接带隙半导体,硅的这种结构特性使得高效硅基发光器件和高传输效率硅光波导在设计和制作工艺上存在难点。装备有普通硅基发光器件和一般硅光波导的传感器的灵敏度不高。因此制造高效的硅基发光器件和高效的波导是片上微型全硅光电生物传感器领域的重点和难点。本文主要针对片上微型全硅光电生物传感器技术,从发光器件的结构、发光机理、波导的传输效率以及传感器的检测机理出发,对一种多晶硅级联结构的光源和一种结合二氧化硅与氮化硅（Si3N4）的优点的光波导结构以及倏逝波原理展开研究。该硅基光源是采用N+PN+PN+结构的多晶硅PN结级联发光器件,通过加反偏电压使器件反向雪崩击穿发光。该硅基光源采用载流子注入技术来提高发光效率,发光效率高达4.3×10-6,能与波导耦合。该硅基光源的光谱是连续光谱,波长范围是400-900 nm。波导结构利用二氧化硅与Si3N4的优点,使其能够满足光传输对低损耗的要求,解决可见光波段光电传输与CMOS工艺集成技术受带宽限制的瓶颈。波导传感器拥有薄的传感层,这个特性有助于分子的快速响应和高灵敏度检测。通过对直型波导的仿真得出,模型长、宽、高分别是40μm、6μm、6μm的波导在最佳光源入射角度（32.8°）的情况下,波导传输效果最好,传输效率平均高达95%。平均灵敏度为:折射率每增加0.1,相对光波强度改变5%。由波导仿真结果得出波导内芯的光波能量随着检测区域分析物的折射率的增加而下降,曲线呈现出单调性。通过光波能量的变化来实现介质折射率的传感,说明全硅光电生物传感器中倏逝波检测机理的可行性,也为高效全硅光电生物传感器的实现打下坚实的基础。