[发明专利]一种基于多孔硅的阵列生物芯片及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于多孔硅的阵列生物芯片的制备方法，其特征在于：步骤1：单晶硅片单面抛光，采用电化学方法制备出多孔硅Bragg多层结构，硅片未抛光的一面称为待光刻层；步骤2：在前述待光刻层上，进行高能激光刻蚀、聚焦电子或离子束刻蚀，得到表面为阵列光子晶体的硅片；步骤3：对得到的硅片进行后处理：硅烷化；步骤4：步骤3得到的硅烷化的硅片进行戊二醛化学修饰；即得一面为层状Bragg反射器，另一面为光子晶体的基于多孔硅的阵列生物芯片；通过步骤2的刻蚀技术得到的表面光子晶体层的厚度与通过步骤1得到的层状Bragg反射器的厚度比值为1:2-3:4。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过步骤2的刻蚀技术得到的表面光子晶体层的厚度与通过步骤1得到的层状Bragg反射器的厚度比值为2:3。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中多孔硅的制备方法为P型单晶硅的电化学阳极腐蚀制备方法，包括步骤：采用 P 型<100>单面抛光单晶硅片，厚度为 500±10μm，实验前分别用丙酮、无水乙醇、去离子水对硅片进行超声洗 15 分钟，对清洗后的单晶硅片进行电化学腐蚀，腐蚀液是由 40%的氢氟酸和 99%的乙醇按照体积比HF:CH₃CH₂OH=1:1 比例混合而成，腐蚀过程分别由电流密度为 100-150mA/cm²和300-400mA/cm²的恒流源引导，首先用电流密度为 100-150mA/cm²的电流腐蚀10-20s，暂停5-10s，再用电流密度为 300-400 mA/cm²的电流腐蚀 10-20 s，再暂停 5-10 s，以此交替腐蚀8-10个周期。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中使用高能激光刻蚀、聚焦电子或离子束刻蚀，在待光刻层上按预定设计制出阵列凹槽，凹槽宽度可通过选择合适的激光束斑尺寸、电子或离子束能量来控制。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将步骤2得到的表面为阵列光子晶体的阵列硅片以质量比1:20-30分散于有机溶剂中，超声处理1-2h，滴加烷氧基硅烷，90-100^oC反应2-4h，反应结束后过滤除去溶剂，用无水乙醇洗涤数次，真空干燥，即得烷氧基硅烷修饰的硅片；烷氧基硅烷与硅片的质量比为1:0.1-1:0.5。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂为THF或DMF；烷氧基硅烷优选为γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将步骤3得到的烷氧基硅烷修饰的硅片分散到无水乙醇中，超声处理10-20min,加入戊二醛，搅拌回流6-8h后倾出上层悬浮液，过滤除去溶剂后用无水乙醇洗涤数次，真空干燥；烷氧基硅烷修饰的硅片与戊二醛的质量比为1:5-10；将得到的硅片浸泡在离子交换水中，去除残存的有机物。

8.根据权利要求1所述的方法制备得到的基于多孔硅的阵列生物芯片。

9.权利要求8所述的芯片作为生物传感器用于光学非标记生物检测的用途。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于：待测样品是各种可溶性受体分子，优选是血清、组织液、毒品或兴奋剂。