[發明專利]一種多孔硅光子晶體生物芯片的檢測方法

有效

• 申請號: 201510231644.6
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN104914072B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 賈振紅;呂小毅
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 高玉濱

本發明公開了一種多孔硅光子晶體生物芯片的檢測方法，所述測量方法包括以下步驟:S1、通過等離子體增強化學氣相沉積法將Si₃N₄沉積在P型單晶硅上,用標準的光刻工藝制備出8*8的微陣列器件;S2、在黑暗和常溫環境下對所述微陣列器件進行電化學腐蝕,所述微陣列器件中每個圓形單元為多孔硅微腔;S3、將所述多孔微腔連接至所述微陣列器件的表面光學特性的檢測光路;S4、所述檢測光路測量所述微陣列器件表面的反射率，然后將所述反射率的變化轉變成數字圖像中對應區域亮度的變化，分析所述對應區域亮度變化所對應的數字圖像的灰度級，檢測到高靈敏度的折射率。

技術領域

本發明涉及生物傳感器領域，具體地，涉及一種多孔硅光子晶體生物芯片的檢測方法。

背景技術

生物傳感器是一類特殊形式的傳感器，由生物分子識別元件與各類物理、化學換能器組成，用于各種生命物質和化學物質的分析和檢測。生物傳感器融生物學、化學、物理學、信息科學及相關技術于一體，已經發展成為一個十分活躍的研究領域。

多孔硅作為基底材料用于生物檢測已經被廣泛的作為實驗研究和應用。多孔硅通過電化學腐蝕的時候交替使用不同電流，可以制備出各種多孔硅多層結構，電化學腐蝕技術配合光刻等技術還可以制備出多孔硅波導、多孔硅光柵等各種結構。無論哪種類型的多孔硅生物傳感器歸根到底原理都是生物分子進入了多孔硅層的多孔結構后增大了多孔硅層的折射率，折射率增大的多少和進入生物分子的多少有關，因此利用多孔硅層的折射率的改變，就可以通過計算機模擬加入生物的實驗。

目前報道的基于多孔硅微腔的生物傳感器很多，檢測方法包括：反射光譜的檢測和拉曼、熒光光譜的檢測。

多孔硅是一種優良的生物材料，其比表面積大、生物親和性好、能形成多種光子晶體結構，在生物傳感領域具有很好的應用。目前已報道的各種多孔硅生物傳感器，主要有基于折射率變化和熒光變化的兩類傳感器，其中基于折射率變化的生物傳感器具有免標記的優點。結合多孔硅光子晶體技術，基于折射率變化檢測的生物傳感器可以獲得極高的檢測靈敏度。在生物芯片研究領域，具有布拉格結構的多孔硅傳感器陣列已應用于生物傳感。這類陣列因需要通過光譜儀逐一分析每一個單元的折射率的變化，很難應用于高通量、快速的生物檢測。

因此，需要提供一種生物芯片的檢測方法，可以實現快速、實時并且高靈敏度的生物測量。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種多孔硅光子晶體生物芯片的檢測方法，實現了對生物傳感器陣列或生物芯片免標記、并行、快速、實時的高靈敏度折射率的測量。

一種多孔硅光子晶體生物芯片的檢測方法，所述檢測方法包括以下步驟:

S1、通過等離子體增強化學氣相沉積法將Si₃N₄沉積在P型單晶硅上, 用標準的光刻工藝制備出8*8的微陣列器件;

S2、在黑暗和常溫環境下對所述微陣列器件進行電化學腐蝕, 所述電化學腐蝕完成后，所述微陣列器件中每個圓形單元為多孔硅微腔;

S3、將所述多孔微腔連接至所述微陣列器件的表面光學特性的檢測光路;

S4、所述檢測光路測量所述微陣列器件表面的反射率，然后將所述反射率的變化轉變成數字圖像中對應區域亮度的變化，分析所述對應區域亮度變化所對應的數字圖像的灰度級，檢測到高靈敏度的折射率。

優選地，所述P型單晶硅晶向為100，電阻率為0.03Ω·cm，厚度為400μm，所述Si₃N₄膜厚度為1.5μm。

優選地，所述每個圓形單元表面為直徑為300nm、間距為200nm的單晶硅。

優選地，所述電化學腐蝕包括兩個腐蝕步驟：電解拋光和形成多孔硅微腔結構。