一維納米半導(dǎo)體材料場(chǎng)效應(yīng)管生物傳感器制作.pdf

1、生化傳感器在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、工業(yè)生產(chǎn)以及軍事等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用需求。基于半導(dǎo)體納米線/管制作的場(chǎng)效應(yīng)生化傳感器以靈敏度高、實(shí)時(shí)檢測(cè)、易于集成、免標(biāo)記等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。納米線場(chǎng)效應(yīng)生化傳感器的核心是納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管陣列的制作，目前制作半導(dǎo)體納米線/管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工藝主要有“自上而下”法和“自下而上”兩種，其中，“自上而下”工藝?yán)脗鹘y(tǒng)硅電子工業(yè)的現(xiàn)成技術(shù)，直接在絕緣層上刻蝕硅納米線，該方法的工藝步驟復(fù)雜、制作成本高。而“自

2、下而上”法制作場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法簡(jiǎn)單，可以以較低的成本制作大量的納米線器件。但是這類技術(shù)還處于研究階段，制作的納米線/管器件還無(wú)法滿足應(yīng)用需求。因此，本課題以一維納米線的介電泳自組裝技術(shù)為主要手段，著重研究和優(yōu)化了一維納米線/管的介電泳組裝工藝在組裝納米線/納米管晶體管過(guò)程中存在的一些問(wèn)題。
　　論文分析了一維納米線/管的合成制備、一維納米線/管的組裝技術(shù)、納米線場(chǎng)效應(yīng)生化傳感器的工作原理和場(chǎng)效應(yīng)生化傳感器在組裝和測(cè)試過(guò)程中存在的

3、主要問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，首先設(shè)計(jì)出基于場(chǎng)效應(yīng)生化傳感器陣列芯片和微流道檢測(cè)系統(tǒng)方案。并基于介電泳組裝技術(shù)，設(shè)計(jì)了介電泳組裝硅納米線、碳納米管和氧化鋅納米線的實(shí)驗(yàn)方案。
　　碳納米管在使用介電泳方法進(jìn)行組裝時(shí)，其中的金屬性碳納米管受到的介電泳力高于半導(dǎo)體性單壁碳納米管所受的介電泳力，因此制得的碳納米管器件中金屬性碳納米管數(shù)量遠(yuǎn)高于金屬性碳納米管，以至于器件幾乎沒(méi)有表現(xiàn)出晶體管特性。為此我們提出一種柵壓輔助介電泳的方法，即在電泳時(shí)施加?xùn)?/p>

4、極電壓的方法來(lái)增加半導(dǎo)體性單壁碳納米管在電泳時(shí)受到的介電泳力。氧化鋅納米線晶體管不僅具有開(kāi)關(guān)特性，同時(shí)氧化鋅納米線晶體管也可以作為光電探測(cè)器使用，但是其光電響應(yīng)特性容易受到空氣中氧氣分子和水分子的影響，為解決這一問(wèn)題，我們提出使用光刻膠涂覆氧化鋅納米線器件以隔絕氧化鋅納米線與空氣的接觸的方法來(lái)增強(qiáng)氧化鋅納米線的光電響應(yīng)特性。
　　經(jīng)過(guò)測(cè)試分析，我們使用柵壓輔助介電泳方法得到的碳納米管晶體管的開(kāi)關(guān)比得到了一定的提高，最初的器件幾乎沒(méi)