由于其Q值高、结构尺寸小、模式体积小和没有自由光谱范围的限制等众多优势,硅基光子晶体纳米梁腔得到了越来越多的关注。但是,仍然有两个问题严重限制硅基纳米梁腔在通信系统中的应用:1.硅基纳米梁腔的谐振波长会随温度漂移;2.硅基纳米梁腔的谐振波长难以精确控制。本文的主要工作是通过在硅基纳米梁腔上覆盖一层聚合物材料来解决上述两个问题。同时,提出了一种高灵敏度的级联硅基纳米梁腔温度传感器。首先,为了降低温度对谐振波长的影响,本文第一次实现了温度不敏感的低折射率模式硅基纳米梁腔。在硅基纳米梁腔上覆盖一层具有负热光系数的聚合物材料可以对硅的正热光系数进行补偿。为了将更多的谐振模式限制在低折射率的聚合物材料中,本文设计了低折射率模式硅基纳米梁腔。测试得到该器件在50 ℃温度范围内的温度相关性仅为5.1 pm/℃,是传统空气上包层硅基纳米梁腔温度相关性的十八分之一。另外,该器件的结构尺寸为13.5×0.78μm2,是目前最小的硅基热不敏感谐振腔。其次,为了精确控制硅基纳米梁腔的谐振波长,本文使用电子束曝光对谐振波长进行后期调节。使用不同的剂量对SU-8进行电子束曝光,显影之后,SU-8的厚度可以精确而独立的控制在150nm到650nm之间。通过这种方法来局部的控制硅基纳米梁腔上包层SU-8的厚度,可以实现硅基纳米梁腔谐振波长的调节。本文分别在电子束曝光之前、曝光后和显影之后测试了该硅基纳米梁腔的透射谱线,并记录了谐振波长。测试结果显示,硅基纳米梁腔的谐振波长最大可以后期调节30nm,是目前单次调节的最大值。再次,有源的热调节方法可以精确控制谐振波长,但是调节效率较低。为了提高调节效率,本文设计了一种基于悬挂脊型波导的超低功耗可调节硅基纳米梁腔。通过将热电极和硅基纳米梁腔处于悬空状态,增强热场在该区域的限制,硅基纳米梁腔的调节效率可以提高到45.8pm/μW,是目前报道的最高调节效率。由于热电极下面的硅平板能够快速的将热量传导到硅基纳米梁腔区域,可以提高器件的调节速率。最后,为了提高温度传感器的灵敏度,本文设计并制备了一种高灵敏度级联硅基纳米梁腔温度传感器。由于SU-8的高负热光系数和硅的高正热光系数,随着温度的增加,覆盖SU-8的Stack结构硅基纳米梁腔的谐振波长将会蓝移;而覆盖PMMA的Parabolic-beam结构硅基纳米梁腔的谐振波长将会红移。因此,该级联硅基纳米梁腔温度传感器的灵敏度将会得到极大的提高。实验结果证实,该温度传感器的灵敏度为162.9pm/℃,是普通硅基谐振器件温度传感器灵敏度的2倍。而且,该温度传感器的探测极限达到了 0.08 ℃。