[發明專利]一種晶體納米線生物探針器件的制備方法

有效

• 申請號: 201610899426.4
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN106645357B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 余林蔚;王吉米;薛兆國;王軍轉;徐駿
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

一種晶體納米線生物探針器件的制備方法，包括：1)采用具有一定硬度，耐350℃溫度的支撐性材料作為潔凈襯底的表面；2)在襯底上通過光刻刻蝕技術制作出深度約90nm?350nm生物探針形狀的引導溝道；3)通過平面納米線引導生長方法，使直徑約50±10nm直徑的晶體納米線精確地沿著所述引導溝道生長，形成生物探針形狀的納米線；4)通過光刻和蒸鍍技術在生物探針納米線兩側的制作80?120nm厚度的金屬手臂作為金屬電極；5)在襯底上通過轉移納米線生物探針。本發明可方便進行其他電學器件連接和集成，使得對微鈉物質的測量更為便捷。本項技術為基于平面半導體納米線的高性能場效應晶體管、傳感器和光電器件提供了關鍵技術基礎。

一、技術領域

本發明涉及生物材料和器件領域，特別是涉及晶體納米線生物探針器件及制備，涉及在襯底上利用溝道引導橫向納米線生長技術，通過微加工工藝，制作形成微納生物探針器件產品的制作方法。本發明是溝道引導定向生長、電學集成的平面半導體納米線制備的生物探針的方法。

二、背景技術

當前社會，微電子及光電子器件等半導體器件已經廣泛應用于現代科技、國民經濟和日常生活中的方方面面，這些品種繁多的半導體器件與材料的外延技術密切相關。

液-液相-固相(SLS)生長機制SLS生長的機理有點類似于VLS機制，與VLS機制的區別僅在于，在VLS機制生長過程中，所需的原材料由氣相提供；而在SLS機制生長過程中，所需的原料是從溶液中提供的，一般來說，此方法中常用低熔點金屬(如In、Sn或Bi等)作為助溶劑(fluxdroplet)，相當于VLS機制中的催化劑。

納米線的量級和生物細胞尺度相近，硅基材料和人體構造的炭基材料屬性相似，對人體無害，易降解，將硅基納米科技和生物領域相結合，將取得巨大的效用。

三、發明內容

針對上述問題，本發明的目的是，提供一種制備高質量平面半導體生物探針納米線器件的方法。尤其是沿特定溝道定向生長、轉移和集成方法制備平面半導體納米線器件。

本發明采取以下技術方案：一種晶體納米線生物探針器件的制備方法，其特征步驟包括：1)采用具有一定硬度，耐350℃溫度的支撐性材料作為潔凈襯底的表面；2)在襯底上通過光刻刻蝕技術制作出深度約100±10nm(不超過350nm深)生物探針形狀的引導溝道；3)再次使用光刻對準技術在溝道的特定位置上定義催化劑區域，通過平面納米線引導生長方法，使直徑約50±10nm直徑的晶體納米線精確地沿著探針位置的所述引導溝道生長，形成生物探針形狀的納米線；蒸鍍電極金屬(如，Al,Pt)，在于引導溝道特定位置形成幾十至一百納米的金屬膜圖案作為金屬探針的電極部分；

進一步的，通過光刻和蒸鍍技術在生物探針上制作80-120nm厚度的金屬手臂；4)在襯底上通過轉移納米線生物探針，經封裝即得，測試后即可對微納細胞、溶液進行探測。

所述襯底為硅片、玻璃或陶瓷片，硅片P型或者N型單晶硅片、P型或者N型多晶硅片，玻璃為普通玻璃，石英玻璃等非晶體襯底。

步驟3)中，再次使用光刻對準技術在溝道的位置上催化劑區域，通過平面納米線引導生長方法，使直徑約50±10nm直徑的晶體納米線精確地沿著探針位置的所述引導溝道生長，形成生物探針形狀的納米線；蒸鍍In,Sn等催化劑金屬，在于引導溝道特定位置形成幾十納米的金屬膜圖案；在PECVD系統中利用等離子體處理技術，在350℃、功率2-5W時進行處理，使金屬膜縮球形成直徑在幾百納米到幾微米之間的準納米催化顆粒；再次使用PECVD系統覆蓋一層適當厚度的非晶硅(幾納米到幾百納米)的非晶硅作為前驅體介質層；在真空氛圍下，350℃環境中退火，利用IP-SLS生長模式，使得納米線從催化劑區域沿著引導溝道生長，形成并獲得生物探針形狀的納米線。