[发明专利]基于石墨烯FET场效应晶体管的传感器及氨氮离子检测系统

权利要求书

1.一种用于检测氨氮离子的基于石墨烯FET 场效应晶体管的传感器，其特征在于：包括衬底层、石墨烯层、金属电极和识别探针分子，所述识别探针分子，包括：芘、苝或蒽描定基团、用于氨氮离子相连的活性酯;

所述识别探针分子为如下之一，

或 或。

2.如权利要求1所述的用于检测氨氮离子的基于石墨烯FET 场效应晶体管的传感器，其特征在于：所述微纳加工器件还包括High-k介质层、石墨烯层，所述High-k介质层位于沉底层上，所述石墨烯层位于所述High-k介质层上，金属电极包括输入电极和输出电极，两者一一对应，镀在所述石墨烯层上，输入电极和输出电极通过石墨烯连接，在所述石墨烯层上修饰用于连接氨氮离子的识别探针分子。

3.权利要求2所述用于检测氨氮离子的基于石墨烯FET 场效应晶体管的传感器的制备方法，其特征在于，包括：

第一步，采用原位生长法、化学气相沉积法生长或剥离的单层石墨烯通过湿法转移至包含High-k介质层的衬底材料表面，形成石墨烯/High-k介质层/衬底；

第二步，在所述石墨烯层上旋涂光刻胶，利用光刻技术蚀刻出金属电极的位置；

第三步，在金属电极的位置蒸镀金属电极，形成待修饰器件；

第四步，在第三步的待修饰器件上的石墨烯表面自组装修饰探针分子。

4.如权利要求1或2所述用于检测氨氮离子的基于石墨烯FET 场效应晶体管的传感器，其特征在于：所述传感器还包括环氧微加简易工器件树脂层，所述环氧树脂层涂敷于衬底层上，所述石墨烯层倒置于环氧树脂层上，采用微纳加工技术，在所述石墨烯层上通过引线机引出金属电极，金属电极包括输入电极和输出电极，两者一一对应，输入电极和输出电极通过石墨烯连接，在所述石墨烯层上修饰用于连接氨氮离子的识别探针分子。

5.权利要求4所述用于检测氨氮离子的基于石墨烯FET 场效应晶体管的传感器制备方法，其特征在于，包括

第一步，在衬底表面均匀涂敷环氧树脂层；

第二步，采用原位生长法、化学气相沉积法生长或剥离的单层石墨烯倒置放置在环氧树脂层上，形成石墨烯/环氧树脂/衬底；

第三步，利用微加工技术，在所述石墨烯层上通过引线机引出金属电极，形成待修饰器件；

第四步，在第三步的待修饰器件上的石墨烯表面自组装修饰探针分子。

6.如权利要求1所述用于检测氨氮离子的基于石墨烯FET 场效应晶体管的传感器，其特征在于：所述输出电极和输入电极分别为Cu、Au、Ag等金属中的两两组合或其中的某一种；且一个输入电极对应一个输出电极，输入电极和输出电极之间有石墨烯连接。

7.如权利要求1所述用于检测氨氮离子的基于石墨烯FET 场效应晶体管的传感器，其特征在于：所述微纳加工器件用于氨氮离子检测。

8.如权利要求1所述用于检测氨氮离子的基于石墨烯FET 场效应晶体管的传感器，其特征在于：所述微纳加工器件在pH10 的NH₃/NH⁴⁺ 缓冲液中NH₂Cl 检测范围为1 pM-10 nM。

9.一种氨氮离子检测系统，其特征在于，包括：权利要求1所述用于检测氨氮离子的传感器、信号发生器、信号采集器与信号分析器和显示器；

所述信号发生器与所述信号氨氮离子传感器的输入电极相连，将形成的电信号发送至输入电极；

所述信号采集器与所述传感器的输出电极相连，采集输出的电信号发送至分析器；该输出信号为：所述氨氮离子传感器中的探针与待测样品反应前后获得的电容信号；

所述信号被分析器接受并对电容信号进行分析，分析待测样品的定量信息，将分析结果发送至显示器显示。