[发明专利]一种联合透析装置和硅纳米线场效应管的生物传感器

权利要求书

1.一种联合透析装置和硅纳米线场效应管的生物传感器，其特征在于，所述传感器包括透析装置(20)、硅纳米线场效应管(22)和信号输出电脑(24)，所述透析装置(20)通过细硅胶软管(11)与硅纳米线场效应管(22)连通；所述硅纳米线场效应管(22)通过探针(23)将信号传输到信号输出电脑(24)；

所述透析装置(20)由置于去离子水(12)中的三合一透析管(13)组成；

所述生物传感器的制备方法，包括如下步骤：

(一)制作硅纳米线集成电路芯片；

(二)对硅纳米线表面进行修饰；

(三)制作PDMS微流管；

(四)制作透析装置；

(五)合成一体化的生物传感器。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述硅纳米线场效应管(22)包括硅纳米线集成电路芯片和PMDS微流管(10)；所述硅纳米线集成电路芯片包括背栅极(7)及平铺于背栅极(7)上方的绝缘硅片衬底(6)，所述绝缘硅片衬底(6)上设置有三个平行电极，分别为源极(1)、顶层栅极(2)和漏极(3)，所述源极(1)与漏极(3)在同一水平面，通过硅纳米线(5)相连；

所述绝缘硅片衬底(6)上以硅纳米线(5)为中心，两端分别连接源极(1)与漏极(3)形成一个电回流通路，硅纳米线(5)的上方隔一层氧化层(4)镀有顶层栅极(2)；

所述源极(1)、表面栅极(2)、漏极(3)外部均包裹钝化层(8)，仅裸露各电极、栅极与探针接触的端部及部分硅纳米线(5)；裸露部分硅纳米线形成硅纳米线开窗口(9)；

所述PDMS微流管(10)是覆盖于硅纳米线集成电路芯片上方的长方体，底面有120um深的沟道，在沟道两端打孔贯穿至上表面后，再在等离子体清洗机中将底面打上一层羟基，之后与修饰好抗体的硅纳米线集成电路芯片进行可逆性封接，从而形成一个包含纳米线在内的PDMS微流管。

3.根据权利要求1所述传感器，其特征在于，所述制备方法的步骤(一)包括如下工序：

A、表层硅减薄：6寸SOI片包括表面的195nm厚的硅层、硅层下120nm厚的氧化硅层和600um厚的绝缘衬底层，首先清洗SOI硅片，在氧化炉中通过干氧—湿氧—干氧900-1100℃高温氧化7-10个小时将部分表层硅进行氧化；再用BOE漂洗去掉形成的氧化硅层，形成表层硅只有30nm的SOI片；

B、硅纳米线的制备：在SOI片的表面硅层匀一层AR80胶后，通过NSR 2205i12D光刻机曝光显影得到纳米线图形，用显影液洗掉图形外的胶后，利用RIE刻蚀机刻出硅纳米线(5)，刻蚀掉非硅纳米线区域的Si和SiO2，暴露出绝缘硅片衬底层(6)；

C、氧化层的构建：清洗SOI片上残留胶后，匀AZ5214胶，然后通过MA6紫外光刻机套刻方法在部分纳米线上形成氧化层图形，用显影液洗掉图形内的胶，然后利用ICPCVD方法在纳米线部分区域生长30-50nm厚的SiO2，形成氧化层(4)；

D、源极、漏极、双栅极图形的制备：清洗SOI片上残留胶后，匀AZ5214胶，利用MA6紫外光刻机套刻方法在特定位置制备源极、漏极、顶层栅极的图形，用显影液洗掉图形内的光刻胶后，利用磁控溅射FHR在SOI片表面依次沉积Ti/Au/Ti三层金属，厚度分别为5nm/10-100nm/5nm，最后剥离掉残余的胶及胶上的金属层后即可得到源极(1)、漏极(3)和顶层栅极(2)，再将SOI硅片反过来在背面利用磁控溅射FHR镀上背栅极(7)；

E、退火：将SOI片放置到快速退火炉进行退火，在退火炉充入氮气后，迅速升温至200℃维持30秒，然后升至330℃维持10秒，降温至常温，退火能构建SOI片上各电极金属层之间和源、漏极与硅纳米线之间良好的欧姆接触；

F、沉积钝化层：在SOI片表面匀一层AZ5214胶，利用MA6紫外光刻机套刻方法制备钝化层图形，用显影液洗掉图形外的胶，利用ICPCVD方法在SOI片表面沉积SiO2/SiNx形成钝化层(8)，厚度为100nm/160nm，然后利用丙酮超声剥离掉残留的光刻胶及胶上的钝化层，钝化层覆盖了除SOI片表面源极、漏极和顶层栅极与探针接触的端部和纳米线开窗口(9)外的全部SOI片表面；

所述制备方法的步骤(二)包括如下具体内容：

A、Linker链的构建：将硅纳米线集成电路芯片表面清洁后，用等离子清洗机处理5min从而在SOI片表面形成一层羟基链，

随后放入10％APTES无水乙醇溶液中反应45min，然后用无水乙醇清洁掉残留的APTES，氮气吹干后于120℃加热1h，再放入2.5％戊二醛去离子水溶液中反应1小时，随后用去离子水清洗掉残留的戊二醛，氮气吹干；

B、将所要检测的肿瘤标志物的相应的抗体稀释至100ug/ml后，滴在纳米线开窗口(9)，抗体结合过程至少4小时，依次用PBS溶液和去离子水漂洗去除残留的蛋白；

所述制备方法的步骤(三)包括如下具体内容：

A、将PDMS预聚物和其激发剂按10:1的质量比充分混匀后浇铸在模具上，然后放置在低气压罐中抽净PDMS中的气泡，放置在75℃烘箱中40分钟即可成型，再用细针打孔；

B、对清洁的PDMS进行氧等离子体处理5min，立即与硅纳米集成电路芯片进行可逆性封接；

所述制备方法的步骤(四)包括如下具体内容：

将透析膜做成一个三合一透析管(13)接入硅胶细软管(11)中，然后将三合一透析管放置在一个装有大量流动去离子水的容器中，形成可以达到去盐效果的透析装置(20)；

所述制备方法的步骤(五)包括如下具体内容：

用硅胶细软管(11)依次连接透析装置(20)、蠕动泵(19)、硅纳米线场效应管(22)，形成一个检测通路；探针(23)连接硅纳米线集成电路芯片的四个电极，将生物信号投射到电脑上转换为电信号。