[发明专利]一种纳米半导体器件生物加工方法

说明书

所属技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，涉及一种纳米半导体器件的加工方法。

背景技术

被称为万能半导体材料的金属氧化物材料，因其特殊的材料特性在最近十年间备受关注，由金属氧化物纳米材料制备的器件也越来越展示出其独特的特性。而纳米材料，从二维的纳米薄膜，到零维量子点、一维量子线，纳米材料微单元表面间断处裸露出的微元原子、分子越来越多。相比宏观材料而言，纳米材料的表面原子占有率相当之高，因此表面效应成为了纳米材料主体性能的严重影响因素。在相同的材质组成条件下，显然材料尖端的微粒单元更容易剥落，同时迁移率更高。金属氧化物半导体纳米材料的金属离子存在很强的正电性，容易被负电性强的单元所吸引。

对于纳米微阵列单元的器件而言，想进行精密再加工，存在一定的困难。现有的报道中，大部分为激光刻蚀、等离子轰击等方法途径。是否可以找到一种相对温和的手段实现纳米半导体器件的精密加工。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种以相对温和的手段即可实现纳米半导体器件的精密加工的方法。本发明的技术方案如下：

一种纳米半导体器件生物加工方法，包括下列步骤：

（1）制作生物蛋白质溶液，并将其置于特定温度环境下；

（2）将纳米半导体器件置于此生物蛋白质溶液里，在不同的静置时间段取出，利用拉曼光谱进行分析，将分析结果中的包括生物蛋白质溶液的种类及其浓度、元器件种类和静置时间在内的几个因素整理成参考数据库；

（3）将在各种不同条件下加工后的纳米半导体器件和原始器件的某些物理性能进行比对，并增容数据库；

（4）在设计具有某种特性指标的纳米半导体器件时，参考数据库，选取符合特征指标的加工条件，实现纳米半导体器件生物加工。

本发明的基于生物技术的纳米半导体器件生物加工方法可为科学家们探索微观世界提供新的实验手段，应用范围也相当广泛。会使得金属氧化物在内的各种半导体纳米元器件的加工进入另一个崭新的层面。同时加工技术变得更加便捷，更加易于操作。同时实现真正意义上的芯片级精细加工，并商业化。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行说明。

研究异物器件植入生物系统后的生物兼容性问题的研究尚有报道，但是此研究中均以生物体系统为目标物，以植入的功能器件为攻击物考虑。在本发明中，希望改变传统思路，将目标物和攻击物换位思考。即：将功能器件作为目标物，将生物系统作为攻击物。这时候，可以考虑利用生物系统的特定官能团电负性进行温和方式的基于生物技术的功能元器件的再加工。

希望借助的机理是：当纳米半导体器件与生物系统完全接触的时候，尖端处和表面处的微粒容易脱离本体，而在生物体官能团电负性将会起到物理层面的静电吸引作用或者化学层面的配位络合作用。从而，实现生物技术对纳米功能元器件的温和再加工。

本发明的技术方案为：将生物系统（比如人血白蛋白等生物蛋白质，且不仅仅限于蛋白质系统）放置于最适宜的温度环境下（如人血白蛋白干粉存放在接近0℃中，而溶液要存于近于人体37℃的环境下）将纳米半导体功能器件放于此生物系统中静置一段时间（5～180min），取出后利用拉曼光谱进行分析。将分析结果中的几个因素（生物系统种类及其浓度、元器件种类、反应时间）整理成参考数据库。将加工后的器件和原始器件的某些物理性能进行比对，并增容数据库。待设计样品未来使用中某一特性指标的时候，可以选择不同的生物系统进行加工，实现纳米半导体器件生物加工技术的完善。

下面介绍一种实施例：

将人血白蛋白溶于蒸馏水，配置成一定浓度的白蛋白水溶液，而溶液要存于恒温恒湿箱中，温度调节为37℃的环境。将ZnO一维阵列纳米半导体功能器件放于此生物系统中静置一段时间（5～180min），取出后利用拉曼光谱进行分析。可以看出ZnO特征的拉曼光谱谱图信息发生了连续变化，同时可以看到随着反应时间，会达到一定的程度后，ZnO拉曼光谱不再变化，即是实现了器件性能改造的最极限尺度。

将分析结果中的蛋白溶液浓度、元器件种类、反应时间整理成参考数据库。将加工后ZnO的器件和原始ZnO器件的某些物理性能进行比对，并增容数据库。待设计样品未来使用中某一特性指标的时候，可以选择不同的生物系统进行加工，实现纳米半导体器件生物加工技术的完善。