声表面波(SAW)生物传感器易于集成和小型化,成本低,可大量生产,具有极大的应用潜力,可广泛应用于分子生物学、分析化学、材料学、医学等多个领域。将声表面波生物传感器应用于肿瘤标志物检测有望实现高灵敏、无标记的肿瘤早期诊断。为了实现这个目标,声表面波生物传感器的灵敏度、插入损耗、特异性等性能需要进一步提高。因此,本文就如何提高声表面波生物传感器的性能,对声表面波传感器的理论模型、质量灵敏度、插入损耗、生物检测策略以及非特异性结合等几个方面进行了研究。首先,论文对声表面波器件的理论模型进行了分析,对Love波器件的波速、质点运动状态、器件中的能量分布情况进行了系统阐述,并且对器件材料、波导层厚度与质量灵敏度之间的关系进行了讨论,选取了最优的器件结构与材料。第二,论文提出了将微型填充腔与波导层相结合的声表面波传感器结构。利用有限元分析方法对不同结构的声表面波器件进行了仿真和结构参数优化,证明了微型填充腔与波导层相结合的结构能够有效降低声表面波在器件中的能量损耗,同时提高器件的质量灵敏度。之后,加工并测试了所设计的器件,验证了理论分析的正确性。证明该结构能够将器件的插入损耗降低5 dB左右,并将质量灵敏度提高9倍左右。第三,论文讨论了利用声表面波生物传感器检测肿瘤标志物(癌胚抗原CEA)的方案,提出利用纳米金放大生物信号,以提高灵敏度的检测方法。对纳米金合成、组装以及器件表面修饰和抗体组装的方案进行了阐述。第四,论文提出利用瑞利波提高声表面波传感器特异性的方法。采用瑞利波能够有效去除吸附在传感器表面的非特异性结合分子,以提高传感器的特异性。同时对瑞利波的热效应进行了分析和实验,讨论了热效应对生物检测的影响。设计并测试了新型的正交型声表面波生物传感器,检验了非特异性结合去除的效果。最后,对声表面波传感器生物检测性能进行了测试。利用纳米金放大的方法,有效地提高了声表面波传感器的灵敏度,使检测下限达到37 pg/mL,实现了对低浓度CEA的检测。