[发明专利]一种快速检测重金属离子的多通道传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件、化学以及微流控技术领域，特别是一种快速检测重金属离子的多通道传感器及其制作方法，特别是用于检测重金属离子的基于InP基高电子迁移率晶体管(HEMT)的多通道传感器及其制作方法。

背景技术

在原子序数介于23(钒)和92(铀)的金属中，除了铷、锶、钇、铯、钡、钫等6种金属外，共有54种相对密度大于5的金属，其均属于重金属。而环境污染上所指的重金属实际上主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等有毒性的重金属，同时也指具有一般毒性的锌、铜、镍、钒等重金属。其中由于重金属污染可能引起的病症有水俣病(汞)、痛痛病(镉)、威尔森病(铜)等，同时重金属污染增加了癌症患病几率，威胁着人们的健康。当今，我国大气、水体和土壤中的重金属污染形势十分严峻，仅在2013年就先后出现了湖南镉大米、广西贺江水体污染、云南铬渣污染等事件。重金属污染已经开始严重的威胁到人们的日常生活以及生命安全。

2011年，国务院批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，其中第一类规划对象就包括铅、汞、镉、铬和类金属砷等，此外对于铊、锰、铋、镍、锌、锡、铜、钼等也有相应的防控目标。能够及时有效的检测溶液中的重金属离子，对于预防重金属中毒等有十分重要的作用，在食品安全和环境污染上可以提供很大的帮助。此外，高效灵敏的检测血液以及尿液中的重金属离子浓度有利于临床诊断，减少诊断时间提高患者的生存以及治愈几率。因此，能够研制处价格低、灵敏度高、相应速率快且便于携带的重金属离子传感器具有十分重要的意义。

InP基HEMT具有高载流子浓度、高跨导、低噪声的特点将其与重金属离子检测技术相结合，如果研制出基于InP基HEMT检测重金属离子的传感器，在响应速度、灵敏度上具有不可比拟的优势，可以及时迅速的检测溶液中极其微量的重金属离子。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是为了利用InP基HEMT在高跨导低噪声等性能上的显著优势，研制出基于InP基HEMT的多通道重金属离子传感器，从而实现快速、精确的同时检测溶液中具有毒性的重金属离子浓度，同时器件便于携带，可以从根本上减少重金属中毒的情况，便于监控环境污染情况从而及时预防治理，也可以在临床诊断上减少检测时间，便于及时治疗。

一种基于InP基HEMT的用于检测重金属离子的多通道传感器，其特征在于以InP基HEMT为基底，设计研制了能够同时检测多种重金属离子的传感器，且该传感器具有响应速率快、灵敏度极高、便于携带的特点。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种InP基HEMT的多通道传感器，用于检测重金属离子，包括：多个用于检测不同重金属离子的InP基HEMT单元传感器，各该单元传感器具有检测溶液样品中的重金属的检测区域；一个微流控片，用于将所述溶液样品分流至各单元传感器，且该微流控片具有多个微流控通道，各微流控通道与所述各单元传感器的所述检测区域连通。

根据本发明的一种具体实施方式，所述各单元传感器包括InP基HEMT和位于InP基HEMT的栅极的用于检测重金属离子的敏感膜，其能够根据重金属离子的含量而使其电荷分布发生变化，从而影响InP基HEMT的栅极电荷，使得InP基HEMT的源漏电流发生变化。

根据本发明的一种具体实施方式，所述还包括注入孔，该注入孔与每个微流控通道相连，用于将溶液样品从注入孔引入所述InP基HEMT的栅极区域。

根据本发明的一种具体实施方式，所述微流控片与所述多个InP基HEMT单元传感器键合形成。

根据本发明的一种具体实施方式，所述微流控片使用PDMS制成。

根据本发明的一种具体实施方式，所述的敏感膜由在栅极固定可以特异性识别重金属离子的分子得到，其中分子包括单链DNA，重金属离子单克隆抗体，DNA酶。

根据本发明的一种具体实施方式，所述各InP基HEMT的栅极区域面积为500～1500μm²。