【摘 要】
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硅纳米线场效应生物传感器由于灵敏度高、操作简单且与CMOS工艺兼容等优势成为未来最有希望应用于现场快速检测的设备之一。但目前硅纳米线及其他场效应型生物传感器在现场快速检测中都面临着高离子强度溶液导致的强德拜屏蔽效应的问题,严重限制了其发展。本文基于环栅工艺设计并制备了一种三维堆叠硅纳米片结构,利用空间结构克服德拜屏蔽效应,实现高离子强度溶液中的直接DNA检测。本文的主要研究内容及成果如下:1.提出
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硅纳米线场效应生物传感器由于灵敏度高、操作简单且与CMOS工艺兼容等优势成为未来最有希望应用于现场快速检测的设备之一。但目前硅纳米线及其他场效应型生物传感器在现场快速检测中都面临着高离子强度溶液导致的强德拜屏蔽效应的问题,严重限制了其发展。本文基于环栅工艺设计并制备了一种三维堆叠硅纳米片结构,利用空间结构克服德拜屏蔽效应,实现高离子强度溶液中的直接DNA检测。本文的主要研究内容及成果如下:1.提出了一种三维堆叠纳米片结构,利用空间结构优势克服德拜屏蔽效应,COMSOL仿真结果表明三维堆叠结构对比硅纳米线平面结构获得了1990倍的电流响应提升,理论上证明了该结构能够有效克服德拜屏蔽效应,提高检测灵敏度的优势。2.基于GAA围栅工艺,采用“自上而下”的方法,设计并制备出了三层且具有5nm空腔的堆叠结构,电学性能表征表明该器件获得了＞10~6的开关比及良好的片内一致性。3.利用该器件进行了DNA的传感检测,结果表明对于12碱基DNA的检测,获得了高于硅纳米线FET生物传感器＞10%的电流响应,且获得了1a M的最低检测限。证明了三维堆叠结构在生物传感检测上的优势
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