[发明专利]一种石墨烯场效应晶体管阵列生物传感器及其制备方法和检测方法

说明书

一种石墨烯场效应晶体管阵列生物传感器及其制备方法和检测方法，本发明涉及生物传感器及其制备方法和检测方法。本发明要解决现有石墨烯场效应晶体管生物传感器在检测过程准确度较低的问题。传感器由硅衬底、氧化层、第一金属栅极、第二金属栅极、栅绝缘层、第一石墨烯导电沟道层、第二石墨烯导电沟道层、第一组源、漏电极及第二组源、漏电极组成；制备：一、晶体管结构制作；二、石墨烯表面醛基化处理；三、检测单元石墨烯表面修饰捕获抗体分子；四、检测单元和参比单元石墨烯表面其余活性位点封闭；检测：将传感器浸入到含待测抗原的溶液中，测得检测单元和参比单元石墨烯狄拉克点电压，差值对应标准工作曲线，得出待测物溶液绝对浓度。

技术领域

本发明涉及生物传感器及其制备方法和检测方法。

背景技术

目前生物检测的手段主要有流式细胞仪、PCR仪，免疫试剂盒。流式细胞仪检测和PCR检测需要细胞(或者DNA)提取、培养、标记，不仅周期长而且仪器设备庞大，显然不能满足军事需求。免疫试剂盒检测需要多种试剂，过程中每加入一种试剂都要反复清洗，操作技术要求高。另外以上手段都是采用荧光标记、酶标记检测，荧光染料和酶的发光官能团不稳定，易受环境因素影响，对操作环境要求严格，不适合现场环境检测。基于石墨烯材料的场效应晶体管生物传感器是近年来最具潜力的生物传感器之一，因为它在检测样本时具有免标记，超灵敏和高特异性等特点。另外，场效应晶体管芯片易于微型化和集成化，因此在实际应用方面具有更加广阔的空间。但是，目前石墨烯场效应晶体管生物传感器在检测过程中都是用标准的空白样作为对照组，检测相对空白样的浓度值。但实际检测不可能把待测物分离，得到理想的空白组，因此距离应用还有一点差距，准确度较低，准确率为80％。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯场效应晶体管阵列生物传感器及其制备方法和检测方法；以解决现有石墨烯场效应晶体管生物传感器在检测过程中都是用标准的空白样作为对照组，检测相对空白样的浓度值，但实际检测不可能把待测物分离，得到理想的空白组，因此准确度较低的问题。

石墨烯场效应晶体管阵列生物传感器由硅衬底、氧化层、第一金属栅极、第二金属栅极、栅绝缘层、第一石墨烯导电沟道层、第二石墨烯导电沟道层、第一组源、漏电极及第二组源、漏电极组成：

硅衬底上设有氧化层，氧化层上对称设有第一金属栅极及第二金属栅极，第一金属栅极及第二金属栅极外部设有栅绝缘层，且栅绝缘层完全覆盖第一金属栅极及第二金属栅极，栅绝缘层上对称设有第一石墨烯导电沟道层及第二石墨烯导电沟道层，第一石墨烯导电沟道层上设有第一组源、漏电极，第二石墨烯导电沟道层上设有第二组源、漏电极，第一组源、漏电极之间的第一石墨烯导电沟道层上固定有捕获抗体分子，第二组源、漏电极之间的第二石墨烯导电沟道层上固定有牛血清蛋白；

所述的第一金属栅极、第一石墨烯导电沟道层及第一组源、漏电极组成检测单元；所述的第二金属栅极、第二石墨烯导电沟道层及第二组源、漏电极组成参比单元；

所述的氧化层厚度为500nm～550nm；所述的第一金属栅极及第二金属栅极的材质为Ti/Pt，其中Ti的厚度为90nm～110nm，Pt的厚度均为190nm～210nm；所述的第一金属栅极及第二金属栅极宽度均为4μm～5μm；所述的栅绝缘层在第一金属栅极及第二金属栅极两侧的厚度为8nm～10nm；所述的第一组源、漏电极及第二组源、漏电极的厚度均为1μm～2μm。

一种石墨烯场效应晶体管阵列生物传感器的制备方法是按以下步骤进行的：

一、晶体管结构制作：

a、硅衬底清洗：

将硅片清洗，得到硅衬底；

b、热氧化生长SiO₂作为绝缘层：