【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物传感器领域，尤其涉及一种基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器及其制备方法。
技术介绍
1、基于场效应晶体管的生物传感器是一种利用晶体管独特特性来检测生物分子（例如蛋白质、dna、离子等）的生物传感器。此类生物传感器的原理是通过测量晶体管沟道表面生物反应引起的电荷变化来实现，具有无标记检测、高灵敏度、易于便携等特点，广泛应用于医疗诊断、环境监测和生物技术研究等领域。近年来，基于低维纳米材料的场效应晶体管已经在生物传感器中展现出巨大潜力。其中，基于过渡金属硫属化合物的二维材料因其层状多孔结构具有大表面积体积比和高载流子迁移率，能够实现生物分子的快速响应和高灵敏度检测，此外，过渡金属硫属化合物具有良好的生物相容性和稳定性等优点，这使得二维过渡金属硫属化合物在生物传感应用中有着先天的优势。
2、在设计和制备高性能的场效应晶体管生物传感器时，高灵敏度和长期稳定性被认为是非常重要的因素。对此，研究者通常会采取一些措施，例如优化器件结构，通过在沟道表面沉积一层介电层，将沟道和电解质溶液分隔开，避免了电解质溶液对沟道材料的侵蚀和氧化等影响，从而提高器件的稳定性。但是，这种结构往往会阻碍界面电荷传输和生物分子的识别，降低传感器的灵敏度。目前关于在保证器件高稳定性的前提下如何提高传感器灵敏度的研究还相对较少，导致现有的生物传感器在复杂环境中仍存在灵敏度低、测试范围窄和制造困难等问题。
技术实现思路
1、专利技术目的：提供一种基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生
2、技术方案：一种基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器，包括：
3、二维过渡金属硫属化合物薄膜，用作沟道材料;
4、在原始基底上制备二维过渡金属硫属化合物薄膜，然后转移到弹性基底上进行拉伸-收缩操作，形成褶皱的、比表面达到预期范围内的、具有部分硫空位缺陷的曲面；
5、然后，采用缺陷工程对拉伸-收缩过的二维过渡金属硫属化合物薄膜制造硫空位缺陷，使硫空位缺陷浓度达到预期范围；
6、所述二维过渡金属硫属化合物薄膜为薄层厚度的层状多孔结构。
7、根据本申请的一个方面，所述二维过渡金属硫属化合物薄膜的厚度为1-5nm，过渡金属硫属化合物为二硫化钼。
8、制备基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器的方法，包括如下步骤：
9、s1、在原始基底上制备预定层数的二维过渡金属硫属化合物薄膜；
10、s2、对二维过渡金属硫属化合物薄膜进行界面工程设计；
11、s3、在设计过的二维过渡金属硫属化合物薄膜表面进行光刻胶旋涂，采用电子束曝光对源漏和沟道区域图案化，再利用电子束蒸发在源漏区域蒸镀金属薄膜，作为源极电极和漏极电极；
12、s4、对源极电极和漏极电极进行曝光显影操作，作为钝化层以封装保护，在沟道区域滴入标准磷酸盐缓冲溶液作为溶液栅极，通过参比电极输入栅极电压。
13、根据本申请的一个方面，所述步骤s1进一步为：
14、s11、选择原始基底材料，对所述原始基底材料进行表面处理，包括去离子水清洗或高温退火；
15、s12、在处理过的原始基底上，利用物理或化学方法进行二维过渡金属硫属化合物薄膜的生长，其中二维过渡金属硫属化合物薄膜的层数为预定层数。
16、根据本申请的一个方面，所述物理方法包括真空蒸镀法和磁控沉积法；
17、所述化学方法包括液相剥离法和化学气相沉积法。
18、根据本申请的一个方面，所述步骤s2进一步为：
19、s21、将二维过渡金属硫属化合物薄膜从原始基底转移到弹性基底上；
20、s22、基于弹性基底的拉伸比，通过施加外力或温度变化，对弹性基底进行拉伸-收缩，改变二维过渡金属硫属化合物薄膜的比表面积和表面应力；
21、s23、将改变比表面积和表面应力后的二维过渡金属硫属化合物薄膜置于真空环境中，采用缺陷工程对其制造硫空位缺陷，得到设计过的二维过渡金属硫属化合物薄膜；
22、s24、通过拉曼光谱仪、x射线衍射仪、光电流测量仪或半导体参数分析仪检测设计过的二维过渡金属硫属化合物薄膜的结构和电学性能。
23、根据本申请的一个方面，所述弹性基底为聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜或铜锌铝合金薄膜。
24、根据本申请的一个方面，采用溶液辅助转移或热释放转移工艺将二维过渡金属硫属化合物薄膜从原始基底转移到弹性基底上。
25、根据本申请的一个方面，步骤s3中的沟道区域的长度为20um，宽度为40um，源极电极和漏极电极金属薄膜总厚度为70nm。
26、根据本申请的一个方面，步骤s4中磷酸盐缓冲溶液的ph值的范围为2.67~10.48。
27、有益效果
28、（1）本专利技术的生物传感器用于检测溶液ph值，能够实现2.67~10.48的宽检测范围，并且灵敏度高达60.68mv/ph，接近能斯特极限，同时在稳定性测试中保证了其高度可靠性和持久稳定性，未来能够满足在复杂环境下进行高度灵敏的传感需求。
29、（2）本专利技术基于过渡金属硫属化合物界面工程的场效应晶体管传感器中，先采用物理拉伸增加薄膜的比表面积，再通过空位缺陷增加薄膜的活性位点和电化学活性，通过将两种界面工程耦合，使能够提供传感器更多的生物分子结合位点，有效提高生物传感器的灵敏度和宽检测范围，同时通过界面工程的优化，传感器的一致性、重复性和稳定性也得到改善。
30、（3）本专利技术的传感器相较于具有介电层结构的场效应晶体管传感器，仅通过对过渡金属化合物薄膜进行简单有效的界面工程就能实现高灵敏、快响应的生物传感器，此外，本专利技术的传感器可以实现更小型化和便携式，易集成到微型芯片中，从而扩大其应用范围。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器，其特征在于，所述二维过渡金属硫属化合物薄膜的厚度为1-5nm，过渡金属硫属化合物为二硫化钼。
3.制备权利要求1或2所述的基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S1进一步为：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步为：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述弹性基底为聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜或铜锌铝合金薄膜。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S21进一步为：
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S3中的沟道区域长度为20um，宽度为40um，源极电极和漏极电极金属薄膜总厚度为70nm。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S4中磷酸盐
...【技术特征摘要】
1.一种基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器，其特征在于，所述二维过渡金属硫属化合物薄膜的厚度为1-5nm，过渡金属硫属化合物为二硫化钼。
3.制备权利要求1或2所述的基于二维过渡金属硫属化合物界面工程的生物传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤s1进一步为：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱马光，吴超，李涛涛，孙逸夫，何凯悦，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。