[發明專利]一種用于SPR生物傳感器的Au/Bi2O3薄膜及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201210082684.5
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102621105A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 隋成華;盧忠;鄢波;魏高堯;劉金智;李珍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及一種SPR生物傳感器，尤其涉及一種用于SPR生物傳感器的Au/Bi₂O₃薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

自從上個世紀初，Wood在光學實驗中發現表面等離子體(SPR)現象后，同世紀60年代Otto和Kretschmann等人開始研究關于表面等離子體共振(Surface?Plasmon?Resonance，SPR)問題，經過半個多世紀的發展，現在已發展為可檢測生物分子相互作用過程的SPR生物傳感器。

要使光波和表面等離子體之間發生共振，必須滿足兩者波矢匹配的條件，通常表面等離子體的波矢要大于光波的波矢，所以需要利用光學耦合器件來滿足波矢匹配條件。棱鏡是SPR研究中應用最為廣泛的光學耦合器件，它是由高折射率的非吸收性的光學材料構成，如K9玻璃、石英玻璃等，在其底部鍍上一層一定厚度的高反射率的金屬薄膜，目前常用的是金和銀。作為敏感元件的金薄膜，使待測信息隨波長的變化更為敏感，因而可以提高SPR生物傳感器的靈敏度與分辨率，另一方面金具有穩定的化學性質，不易被氧化的性質提高了SPR生物傳感器的穩定性，因此目前最為常見的是使用金薄膜。

申請號為200510124022.X，名稱為“波導耦合表面等離子體共振生物傳感器”的專利申請公開了一種波導耦合表面等離子體共振生物傳感器，其包括一光柵層，一波導層，一等離子體共振層以及一配體層。其中，等離子體共振層為一金屬薄膜層或金屬粒子層，該金屬薄膜或金屬粒子層材料分別可選自于金、白金或銀及其群組，厚度分別介于5nm～2μm之間。該發明雖然提升了SPR生物傳感器的測量分辨率，但多層結構增加了制作工藝的復雜性。

申請號為200910235770.3，名稱為“一種表面等離子共振耦合光學元件”的專利申請公開了一種表面等離子共振耦合光學元件，它包括一直角棱鏡，所述直角棱鏡上的一個側面為矩形，且垂直于底面，與垂直的矩形側面相對的側面為斜面，該斜面與所述底面成一角度，所述直角棱鏡上剩下的兩個側面相互平行；所述矩形側面的外表面設置有傳感膜和反射涂層之一，與此相對應，與所述矩形側面相垂直的底面的外表面設置有反射涂層和傳感膜之一；傳感膜由可以激發SPR的金、銀、鋁等金屬或其它材料制成，相當于現有技術中的金膜。

雖然金屬金在此領域的應用較廣泛，但是金薄膜與K9玻璃及石英玻璃的粘合力很低，在使用過程中會導致金屬薄膜很容易損壞、脫落等，這大大降低了SPR生物傳感器的穩定性及使用壽命。目前還沒有開發出經濟且有效的制備方法增加金膜與K9玻璃及石英玻璃的粘合力。

發明內容

為了克服SPR生物傳感器中的光學耦合器件金屬薄膜與高折射率襯底之間粘合力低的不足，本發明公開了一種用于SPR生物傳感器的Au/Bi₂O₃薄膜的制備方法。

一種用于SPR生物傳感器的Au/Bi₂O₃薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)在襯底上鍍Bi₂O₃薄膜；

(2)熱處理所述的Bi₂O₃薄膜；

(3)在熱處理后的Bi₂O₃薄膜上鍍一層Au薄膜，形成Au/Bi₂O₃薄膜；

(4)熱處理所述的Au/Bi₂O₃薄膜。

所述襯底的材料為K9料或SiO₂，襯底形狀沒有嚴格限制，作為優選所述的襯底為K9料載玻片、K9料柱面鏡或石英玻璃。

所述鍍Bi₂O₃薄膜或Au薄膜的方法為熱蒸發、電子束蒸發、磁控濺射、分子束外延或化學氣相沉積。且鍍Bi₂O₃薄膜和鍍Au薄膜的方法可以不一致。

所述熱處理的方法為紅外線輻射、微波、等離子體、紫外線輻射或表面等離子體激光加熱，在不產生相互影響的前提下，可以兩種或多種熱處理方法同時使用，且熱處理Bi₂O₃薄膜和Au薄膜的方法可以不一致。