[發明專利]一種線陣ZnO納米線異質結LED生物傳感器及制備方法

有效

• 申請號: 201410001333.6
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103760336A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 郭振;黎海文;吳一輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01N33/543
• 分類號: G01N33/543
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及生物傳感器及制備方法領域，具體為一種線陣ZnO納米線異質結LED生物傳感器及制備方法。

背景技術

ZnO擁有纖鋅礦六角結構，具有非中心對稱壓電性，在室溫下ZnO具有寬禁帶（3.3?eV）半導體特性，其激子束縛能為60?meV，可實現室溫下穩定的激子發射（電子和空穴之間強的庫倫作用的結果導致了光譜中紫外區的增強的輻射躍遷）和能帶工程的實現來構造低晶格失配的載流子層和量子阱結構，因此是有希望替代應用的作為高效率紫外光發射器件。半導體ZnO納米線被成功組裝成不同類型的納米器件，如納米線場效應晶體管、納米線激光器、納米線傳感器和納米線LED。然而，大面積ZnO襯底的商業可用性和濕刻的可能性使得制備ZnO器件有著誘人的前景，因為它使得用一個簡單的方法制備低位錯密度垂直結構器件成為了可能。然而，p-ZnO的天然不存在性和難以制備性使得研究者開始尋找另外的p型材料（例如p-SrCu₂O₂,?p-GaN,?p-AlGaN?and?p-Si）來制備紫外光發射器件，GaN與ZnO具有較小的晶格失配，采用水熱的方法可以在p-GaN層上制備002擇優取向、晶體質量高的ZnO納米線序列。基于如何提高P-GaN/ZnO納米線藍紫色LED發射效率已經有不少相關的報道。然而，如何利用ZnO的壓電性和光學性質相結合實現生物分子的傳感是研究的核心問題所在。

發明內容

本發明的目的是提供一種線陣ZnO納米線異質結LED生物傳感器及制備方法，以實現生物分子無標、快速、高靈敏度檢測的目的。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種線陣ZnO納米線異質結LED生物傳感器，其特征在于：包括有藍寶石襯底，藍寶石襯底上外延p型GaN層，p型GaN層上制備陣列化n型ZnO納米線，陣列化納米線間隙采用PMMA或者parylene材料填充，陣列化納米線頂部沉積有ITO低阻導電薄膜，構成p型GaN-n型ZnO納米線陣列異質結LED；在ITO低阻導電薄膜表面修飾有蛋白質及固定有抗體,蛋白質及抗體作為傳感器的一部分，蛋白質用于抗體固定，抗體用于生物分子的特異性識別，其中ITO低阻導電薄膜表面制備有In金屬引出電極，以Ni/Au合金作為p型GaN層電極。

所述的一種線陣ZnO納米線異質結LED生物傳感器，其特征在于：所述ITO低阻導電薄膜表面上通過微流控通道引入修飾2抗的磁珠作為探測信號的放大，利用磁分離技術實現生物分子的探測，其具體實現過程為：

（1）、待檢測物引入線陣ZnO納米線異質結LED芯片表面，此時線陣ZnO納米線異質結LED處于正向偏壓狀態，漂移電場促使載流子在結區有輻射復合；

（2）、在步驟（1）所述條件下可以實現線陣ZnO納米線異質結LED光強面掃描，此時可在帶CCD光學顯微鏡下即可實現面陣像元成像；

（3）、引入2抗修飾的磁珠實現特異性識別；

（4）、緩沖液引入，沖掉非特異性吸附的磁珠；

（5）、引入勻強磁場，?磁力使特異性吸附有磁珠的n型ZnO納米線/p型GaN異質結能帶結區彎曲，在一定的漂移電場下造成結區載流子輻射復合的增強，即在CCD中可捕捉到納米線頂部吸附有磁珠的像元發光的增強；

（6）、在步驟（5）所述的條件下進行線陣LED光強重復掃描；?

（7）、通過線陣LED光強比對，建立檢測物濃度與光強相對值之間的對應關系，通過調節磁場強度可實現更高靈敏度的探測。

一種線陣ZnO納米線異質結LED生物傳感器的制備方法，其特征在于：?包括以下步驟：

（1）、在藍寶石襯底上首先采用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）的方法沉積本征GaN緩沖層以減小外延p型GaN層的應力，接著在GaN緩沖層上外延高質量?p型GaN層，其中p型GaN層具有較高的質量，空穴濃度大于3.0?×?10^17?cm^-3，遷移率大于10?cm²V^-1?s^-1；通過超聲波清洗機利用丙酮、乙醇、去離子水對藍寶石襯底上的p型GaN外延層處理5分鐘后，采用氮氣吹干；接著在100°C用熱板對基片烘烤2分鐘以去除表面吸附的水分子，最后用功率為120W的氧等離子體處理5分鐘；