The invention provides a glucose sensor of gallium nitride based high electron mobility transistor, on the surface of the gallium nitride based material, the source electrode, the drain electrode and the gate metal layer are respectively evaporated; a protective layer is grown on the surface and the side of the source electrode and the drain electrode; the gate metal electrode is not between the source and the drain metal electrode; the empty gate area between the source and the drain metal electrode is fixed The modified layer includes self-assembled molecular membrane, gold nanoparticles and glucose oxidase. The invention utilizes the two-dimensional electron gas with high concentration and high mobility which can be generated at the interface of gallium nitride / aluminum gallium nitride to output and amplify the change of the longitudinal micro charge on the surface. Through the gold nanoparticles arranged on the surface of the self-assembled molecular film in order, under the catalysis of glucoamylase, the glucose will be decomposed into gluconic acid and electron. The electron generated by different concentrations of glucose is different, and the source is different The output current of electrode and drain is different, so as to test the concentration of glucose.
【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓基高电子迁移率晶体管的葡萄糖传感器
本专利技术涉及一种葡萄糖传感器,特别涉及一种基于氮化镓基高电子迁移率晶体管的葡萄糖传感器。
技术介绍
葡萄糖检测已被广泛的应用在人体血糖、生物化学样品、食品生产和发酵过程等领域,因此葡萄糖的检测对于人类的日常生活有着至关重要的意义。葡萄糖传感器经历了以氧气和人工介体为中介体的第一代和第二代酶电极传感器,目前无介体的、稳定的、高灵敏度的、操作方便的、便携式的第三代葡萄糖传感器备受关注。而GaN基高电子迁移率晶体管因其具有较高的化学稳定性,较好的生物兼容性和可集成等优势,可作为第三代葡萄糖传感器的换能器,以实现无介体的葡萄糖检测。氮化镓基高电子迁移率晶体管在未掺杂的情况下,由于材料的自发极化和压电极化可在异质结处引起较多的极化电荷,极化电荷可产生较大的静电场和能带弯曲,进而在异质结界面处产生浓度高达1013cm-2的二维电子气,这可以为表面纵向发生的微小电荷信号放大提供较大的电流。通过分子自组装膜的形成,将金纳米颗粒有序的固定在自组装分子膜的氨基上,在空栅修饰层表面的纵向方向上形成有序的电子通道,可以直接传递葡萄糖与葡萄糖氧化酶反应的电子。传感器的栅电极相当于电化学传感器中的参比电极,使溶液和传感区表面有恒定的电位差,有助于提高传感器的稳定性、灵敏度和响应时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种基于氮化镓材料的葡萄糖传感器,其稳定好、灵敏度高、响应速度快、无需电子中介体。本专利技术的技术方案:一种氮 ...
【技术保护点】
1.一种氮化镓基高电子迁移率晶体管的葡萄糖传感器,其特征在于,在衬底(101)上表面为未掺杂氮化镓层(102),在未掺杂氮化镓层(102)表面全部或部分覆盖铝氮插入层(103),在铝氮插入层(103)上表面覆盖有铝镓氮层(104),铝镓氮层(104)上表面覆盖有氮化镓帽层(105);在氮化镓帽层(105)表面或在氮化镓帽层(105)表面及铝氮插入层(103)、铝镓氮层(104)和氮化镓帽层(105)侧面生长有源电极(106)和漏电极(107);在源电极(106)和漏电极(107)表面和侧面生长电极保护层(108);所述的栅电极(110)不在源电极(106)和漏电极(107)之间;所述的源电极(106)和漏电极(107)间为空栅修饰层(109),空栅修饰层(109)依次包括自组装分子膜层、金纳米颗粒层和葡萄糖酶层。/n
【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基高电子迁移率晶体管的葡萄糖传感器,其特征在于,在衬底(101)上表面为未掺杂氮化镓层(102),在未掺杂氮化镓层(102)表面全部或部分覆盖铝氮插入层(103),在铝氮插入层(103)上表面覆盖有铝镓氮层(104),铝镓氮层(104)上表面覆盖有氮化镓帽层(105);在氮化镓帽层(105)表面或在氮化镓帽层(105)表面及铝氮插入层(103)、铝镓氮层(104)和氮化镓帽层(105)侧面生长有源电极(106)和漏电极(107);在源电极(106)和漏电极(107)表面和侧面生长电极保护层(108);所述的栅电极(110)不在源电极(106)和漏电极(107)之间;所述的源电极(106)和漏电极(107)间为空栅修饰层(109),空栅修饰层(109)依次包括自组装分子膜层、金纳米颗粒层和葡萄糖酶层。
2.根据权利要求1所述的葡萄糖传感器,其特征在于,所述的电极保护层(108)的材质是氧化硅、氮化硅或树脂类聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的葡萄糖传感器,其特征在于,所述的空栅传感区(109)的长宽比为1:16-1:10。
4.根据权利要求3所述的葡萄糖传感器,其特征在于,所述的栅电极(110)与空栅修饰层(109)间的距离≥30微米。
5.根据权利要求1、2或4所述的葡萄糖传感器,其特征在于,所述的金纳米颗粒直径在10~40nm。
6.根据权利要求3所述的葡萄糖传感器,其特征在于,所述的金纳米颗粒直径在10~40nm。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的葡萄糖传感器,其特征在于,所述的空栅修饰层(109)按照以下工艺进行制备:
(1)将制备好电极的器件浸泡在质量百分比浓度为30%的双氧水中,在紫外灯的辅助下,使源电极(106)和漏电极(107)之间未被保护的空栅修饰层(109)表面形成大量的羟基,得到羟基化的空栅修饰区;
(2)将已羟基化的器件浸泡在体积比为2%-10%APTES的...
【专利技术属性】
技术研发人员:张贺秋,刘俊,薛东阳,梁红伟,夏晓川,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁;21
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