多孔硅作为一种新型的功能材料,近年来,由于其独特的形貌结构和巨大的比表面积受到了传感领域的高度重视。早期的传感技术主要是利用多孔硅电学特性的变化来实现对气体浓度的探测,但由于电学接触易引发爆炸和火灾,所以对于易燃易爆有机蒸汽,基于多孔硅光学特性的传感技术更具应用价值。本文首先从多孔硅材料的物理学基础入手,给出了多孔硅光学常数的定义,利用Kramers-Kroning关系说明了光学常数之间的联系;阐述了理论和实验方法确定多孔硅光学常数的基本原理,数值模拟了多孔硅光学常数光谱图。然后,将光子晶体的概念引入多层多孔硅结构,在一维光子晶体传输矩阵方法的基础上,研究了三种典型结构的一维多孔硅光子晶体的光学传输特性,利用Matlab仿真的方法,并讨论了光子晶体结构参数、入射角以及缺陷层引入方式对光子晶体反射特性的影响,得到一些有用的结论,为以后设计多孔硅光子器件以及光学传感器件提供了重要的理论基础。接着,深入研究了有机蒸汽分子在多孔硅材料中的吸附特性,根据吸附等温线的迟滞性,确定毛细冷凝为其主要的吸附机制;提出两种有机蒸汽分子在多孔硅光子晶体结构中的渗透模型,并证实了均匀吸附模型的正确性。在此基础上,以一维多孔硅光子晶体中的单微腔结构作为研究对象,建立其有机蒸汽传感理论模型,并进行了Matlab数值模拟。最后,对实验参数进行正交优化,采用脉冲电化学腐蚀方法制备多孔硅微腔样品;设计了多孔硅微腔的实验传感系统,以几种易燃易爆有机蒸汽作为测试对象,对有机蒸汽种类、乙醇蒸汽浓度以及传感响应特性进行了实验研究,从实验角度证明了多孔硅微腔可作为一种新型的光学传感器实现对蒸汽类别和浓度的探测。总之,基于光学特性的多孔硅传感技术是一种非接触式测量方法,具有高灵敏度、低损耗、响应快、重复性好、防电磁干扰、安全可靠等优点。