[发明专利]有机磷农药残留量检测用硅纳米线生物传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种有机磷农药残留量检测用硅纳米线生物传感器，其特征在于以半导体硅纳米线为基础构建的场效应管为转换器，以有机磷水解酶为生物敏感元件，实现对有机磷农药高灵敏检测；该生物传感器的结构包括：以硅纳米线作为沟道的场效应管，该硅纳米线两端沉积有金属，构成源极和漏极，而源极和漏极通过导线引到传感器边缘，用于检测；所述源极和漏极及导线都沉积有起到绝缘作用钝化层；硅纳米线表面通过化学修饰方法固定上有机磷水解酶；用PDMS制作的储样池覆盖硅纳米线上方，并与场效应管键合。

2.如权利要求1所述的有机磷农药残留量检测用硅纳米线生物传感器的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）制作以半导体硅纳米线为沟道的场效应管；

（2）制作硅表面PDMS储样池；

（3）活化修饰场效应管的硅纳米线沟道的表面；

（4）在硅纳米线沟道表面连接有机磷水解酶。 

3.根据权利要求2所述的有机磷农药残留量检测用硅纳米线生物传感器的制备方法，其特征在于步骤（1）制作以半导体硅纳米线为沟道的场效应管，包括如下具体内容：

（1）硅表面清洗：以（100）绝缘体上硅的晶片为硅纳米生物传感器的衬底，该晶片含50nm的本征硅和150nm的氧化硅埋层，清洗硅表面以去除表面附着的金属离子和有机物；

（2）硅纳米线刻：利用电子束光刻技术和干蚀法在硅衬底表面制作出直径为30纳米到300纳米，长度300纳米到20微米的硅纳米线；  

（3）离子注入：在准备制作栅极和源极的区域通过离子注入方法注入As离子，在硅衬底背面注入硼离子，并通过快速热退火处理技术激活载流子；

（4）接触点的刻蚀：将含铝金合金通过离子溅射方法沉积在硅表面，并通过光刻和湿蚀法在源极和漏极形成区域，制作出接触点；

（5）硅纳米线的钝化处理及敏感面的活化：利用PECVD技术在硅纳米线沉积上氧化硅和氮化硅，然后在传感检测区域通过等离子刻蚀和氧化物刻蚀溶液，将钝化层腐蚀掉，将敏感面暴露出来，用于对生物分子的探测。

4.根据权利要求3所述的有机磷农药残留量检测用硅纳米线生物传感器的制备方法，其特征在于步骤（2）制备硅表面PDMS储样池，先用光刻掩膜方法制备出与硅纳米线表面相适应的模具，将PDMS的预聚体倒入模具中，放置20-28小时，使其聚合完毕；然后转移到含有硅纳米线场效应管的硅表面，制作成储样池，使储样池完全包含硅纳米线活化部分，然后键合封闭。

5.根据权利要求4所述的有机磷农药残留量检测用硅纳米线生物传感器的制备方法，其特征在于步骤（3）活化修饰场效应管的硅纳米线沟道的表面，是在硅纳米线表面产生伯胺，具体操作是利用硅表面的二氧化硅与偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷反应，在硅表面分子偶联上氨基。

6.根据权利要求5所述的有机磷农药残留量检测用硅纳米线生物传感器的制备方法，其特征在于步骤（4）在硅纳米线沟道表面连接有机磷水解酶，是将表面活化修饰后的硅纳米线通过戊二醛试剂，进行还原，然后将有机磷水解酶和硅表面的部分氨基稳定地连接起来。