[發(fā)明專利]基于GaN基HEMT驅動LED發(fā)光的生物物質檢測方法

有效

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• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113514434B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 張賀秋;梁紅偉;張振中;夏曉川;劉力濤
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;H01L27/15
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

一種基于GaN基HEMT驅動LED發(fā)光的生物物質檢測方法，在AlGaN/GaNHEMT和GaN基LED集成陣列結構的AlGaN/GaN HEMT的敏感區(qū)域進行生物識別物固化形成AlGaN/GaN HEMT生物傳感器和GaN基LED集成陣列結構，施加5V?10V的工作電壓，AlGaN/GaN HEMT生物傳感器驅動GaN基LED發(fā)光。本發(fā)明的檢測方法具有高通量、高密度集成、并行快速檢測特性。由于采用生物傳感器驅動GaN基LED發(fā)光，生物傳感器上固化的生物識別物質不需要攜帶熒光物質，簡化了生物傳感器固化生物識別物質的制備過程。在光信號采集過程中不需要提供額外的光源照射，簡化了光信號采集系統(tǒng)。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于GaN基HEMT驅動LED發(fā)光的生物物質檢測方法，即：一種基于AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)與GaN基發(fā)光二極管(GaN基LED)單片集成陣列主動發(fā)光讀出的生物物質檢測方法。

背景技術

目前，生物物質檢測從信號測試方法上看主要有兩類。一類是生物陣列芯片與信號測試單元分離的檢測系統(tǒng)。如：沈繼龍等人的基因診斷與基因芯片中提到的熒光探測微陣列。將成千上萬的探針DNA分子有序地固化在面積較小的支持物(如玻璃片、硅片、尼龍膜等)上，組成密集分子排列，然后將已經標記有熒光物質的待測DNA與支持物上的靶分子進行雜交，利用圖像掃描儀采集激發(fā)光激發(fā)熒光物質產生的熒光進行測試分析。此類檢測生物物質檢測方法需要對待測生物物質進行特殊標記。另一類是生物陣列芯片與信號測試單元集成在一起的檢測系統(tǒng)。如：Jonathan M.Rothberg,Wolfgang Hinz,Todd M.Rearick,etal.An integrated semiconductor device enabling non-optical genome sequencing中的已經商品化并在醫(yī)療系統(tǒng)應用的半導體基因測序芯片技術。采用硅基CMOS半導體制備工藝在一塊芯片上制備與CMOS讀出電路集成的陣列離子敏場效應晶體管(ISFET)半導體基因測序芯片。此類檢測生物物質檢測方法的生物陣列芯片都是Si基半導體生物陣列芯片，其他半導體材料的生物陣列芯片難于與CMOS讀出電路進行集成，限制了非Si基半導體生物陣列芯片的發(fā)展。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種基于AlGaN/GaNHEMT與GaN基LED單片集成陣列主動發(fā)光讀出的生物物質檢測方法，其目的是為了解決GaN基生物傳感器陣列芯片信號難于讀出的問題。

本發(fā)明的技術方案：

一種基于AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管與GaN基LED單片集成陣列主動發(fā)光讀出的生物物質檢測方法，包括：

在AlGaN/GaN或者GaN發(fā)光二極管(LED)外延片上，制備AlGaN/GaN HEMT和GaN基LED集成陣列結構。

在AlGaN/GaN HEMT和GaN基LED集成陣列結構的AlGaN/GaN HEMT的敏感區(qū)域進行生物識別物固化形成AlGaN/GaN HEMT生物傳感器和GaN基LED集成陣列結構。

在AlGaN/GaN HEMT生物傳感器和Micro-LED集成陣列結構上施加5V-10V的工作電壓，AlGaN/GaN HEMT生物傳感器驅動GaN基LED發(fā)光。

將含有待測生物物質的溶液引入到AlGaN/GaN HEMT生物傳感器和GaN基LED集成陣列結構的AlGaN/GaN HEMT生物傳感器的測試區(qū)域，引起Micro-LED發(fā)光強度變化。

通過設置于AlGaN/GaN HEMT生物傳感器和GaN基LED集成陣列結構上方的CCD或者CMOS圖像傳感器讀取GaN基LED發(fā)光圖片，發(fā)光圖片信息經過計算機處理后獲得待測生物物質濃度。