和沒有柵壓元件兩類。通過柵壓元件，可以對位于柵極的生物分子載體20施加一個柵極電壓，從而可以通過外加?xùn)艍哼x擇器件來改變工作條件。
[0031]有柵壓元件的器件設(shè)計(jì)如圖2中所示，可通過柵壓元件203施加偏壓，改變器件的工作條件。無柵壓元件的器件設(shè)計(jì)如圖3中所示。圖2和圖3均為圖1所示傳感器的俯視圖。
[0032]所述生物敏感膜30用于特異性識別腫瘤標(biāo)志物，其固定方法可以為化學(xué)鍵法或物理吸附法?；瘜W(xué)鍵法通過共價(jià)鍵合法或非共價(jià)結(jié)合法在生物分子載體20上固定生物敏感分子，使用的化學(xué)物質(zhì)可以是同時含有巰基和羧基的化學(xué)物質(zhì)(巰基乙酸等)、巰基修飾后的抗體、同時具有巰基和其他功能基(氨基等)的化學(xué)物質(zhì)(半胱胺等)。物理吸附法則直接在生物分子載體20上物理吸附并固定生物敏感分子，其中所述的生物敏感分子是與檢測的腫瘤標(biāo)志物相對應(yīng)的抗體蛋白等。
[0033]下面來介紹制造上述實(shí)施例的InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器的制造方法，其具體包括步驟如下:
[0034]步驟S1:制備 InP 基 HEMT。
[0035]其從下至上依次包括疊置的襯底101、緩沖層102、第一 Si的δ摻雜層103、第一隔離層104、溝道層105、第二隔離層106、第二 Si的δ摻雜層107、勢壘層108、帽層109。
[0036]該步驟可通過使用Veeco GEN-1I型MBE系統(tǒng)來制備。
[0037]步驟S2:在所述InP基HEMT上制作源、漏電極。
[0038]首先，對所述InP基HEMT的有源區(qū)之外進(jìn)行刻，刻蝕得到臺面。該步驟可通過干法刻蝕得到臺面，干法刻蝕去除的材料結(jié)構(gòu)層包括第一 Si的δ摻雜層103，第一隔離層104，溝道層105，第二隔離層106，第二 Si的δ摻雜層107，勢壘層108，帽層109，直至刻蝕到緩沖層102，形成器件所在的有源區(qū)臺面。
[0039]接著，制備歐姆接觸的源、漏電極110。該步驟可通過使用電子束蒸發(fā)鍍膜的方法制備鎳鍺金體系的歐姆接觸，使用丙酮溶液進(jìn)行金屬剝離，在氮?dú)夥諊Ｗo(hù)下，380°C?400°C下快速退火20?50s。
[0040]然后，濕法腐蝕漏、漏電極之間的柵極區(qū)域高摻雜帽層109露出勢壘層108。該步驟可通過使用丁二酸系腐蝕液腐蝕柵槽，配制丁二酸溶液，通過使用氨水調(diào)節(jié)pH值至
5.0?5.6之間，向調(diào)制好的丁二酸溶液中添加H2O2溶液。
[0041]最后，制備變性光刻膠的器件保護(hù)層111。該步驟可通過勻膠、前烘、曝光、顯影、后烘、打膠以及高溫烘得到光刻膠的保護(hù)層，得到用于腫瘤標(biāo)志物傳感器的InP基HEMT換能器。
[0042]步驟S3:在所述InP基HEMT的柵極區(qū)域制作生物敏感膜的生物分子載體。
[0043]所述生物敏感膜30用于特異性識別腫瘤標(biāo)志物該實(shí)施例在柵極區(qū)域露出的勢壘層108上制備Au納米顆粒生物分子載體20?？赏ㄟ^使用旋涂法在InP基HEMT的柵極區(qū)域旋涂一層Au納米顆粒溶液,并于一定條件下使得Au納米顆粒能夠固定在柵極區(qū)域。此步驟之后，可通過壓焊在器件電極處壓焊引出Au線，以用于后續(xù)的測試。
[0044]步驟S4:在柵極區(qū)域的生物敏感膜上制備生物敏感膜。
[0045]該步驟的一種方式是通過使用半胱胺溶液與柵極Au納米顆粒在一定條件下(如恒溫濕盒中)進(jìn)行反應(yīng)，形成S-Au鍵，其次通過使用戊二醛溶液，使其與柵極半胱胺反應(yīng)鍵合，在一定條件下(如恒溫濕盒中)通過使用CEA抗體形成生物敏感膜，通過使用硼氫化鈉溶液阻塞鈍化殘余戊二醛，得到基于InP基HEMT的CEA生物傳感器。
[0046]另一種方式是:通過使用巰基丁二胺水溶液、RuCl3溶液以及金膠等在柵極固定相應(yīng)抗體得到生物敏感膜。具體地，可通過將器件柵極Au納米顆粒浸泡到巰基丁二胺水溶液中，一定條件下(如室溫下)形成自組裝分子層；通過向柵極滴加RuCl3溶液反應(yīng)一段時間后，再在金膠中浸泡；通過向柵極滴加抗CA125溶液室溫下進(jìn)行反應(yīng)從而固定CA125抗體；得到基于InP基高電子遷移率晶體管的的CA125生物傳感器。
[0047]本發(fā)明可適用于甲胎蛋白(AFP)、癌胚蛋白(CEA)、胰胚胎蛋白(POA)、CA125、CA199、CA153、CA724、CA242、鱗狀細(xì)胞癌抗原(SCCA)、人絨毛促性腺激素(HCG)、前列腺特異性抗原(PSA)、神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)、細(xì)胞角蛋白(CK)、組織多肽抗原(TPA)、鐵蛋白、ras基因蛋白、myc基因蛋白等腫瘤標(biāo)志物生物傳感器的研制。
[0048]由上可知，利用InP基HEMT可制作能夠檢測各種腫瘤標(biāo)志物的生物傳感器。本發(fā)明設(shè)計(jì)了用于腫瘤標(biāo)志物傳感器的InP基HEMT的換能器以及相應(yīng)的制造方法，對于研制極高靈敏度和極快響應(yīng)速率的腫瘤標(biāo)志物生物傳感器有重要的意義。以InP基HEMT為基底研制的檢測腫瘤標(biāo)志物傳感器，能夠極大程度的提高檢測極限，預(yù)計(jì)可以檢測到溶液中Pg/mL甚至fg/mL的甲胎蛋白，這將會對于預(yù)防診斷各種惡性腫瘤提供依據(jù)，掌握最佳治療時機(jī)，降低惡性腫瘤的死亡率。本發(fā)明可用于檢測各種腫瘤標(biāo)志物，對于臨床上診斷、預(yù)防以及治療肺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌等各種惡性腫瘤具有重要的作用。
[0049]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器，用于檢測腫瘤標(biāo)志物，其特征在于，包括: InP基HEMT換能器，其包括源極、漏極和柵極； 生物分子載體，形成于所述換能器的柵極； 生物敏感膜，附著于所述生物分子載體，該生物敏感膜能特異性識別腫瘤標(biāo)志物，受到腫瘤標(biāo)志物本身電荷的影響，使得所述柵極表面電荷分布發(fā)生變化，進(jìn)而影響所述換能器溝道中二維電子氣濃度，使得換能器的源漏電流發(fā)生變化。
2.如權(quán)利要求1所述的InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器，其特征在于，所述生物分子載體為金屬、金屬納米顆粒、金膠、金屬氧化物納米材料。
3.如權(quán)利要求1所述的InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器，其特征在于，所述生物分子載體具有柵壓元件，所述柵壓元件用于施加電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器，其特征在于，柵極區(qū)域面積分布在1000?1500 μ m2之間。
5.一種制作InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S1:制備InP基HEMT ； 步驟S2:在所述InP基HEMT上制作源、漏電極； 步驟S3:在所述InP基HEMT的柵極區(qū)域制作生物敏感膜的生物分子載體； 步驟S4:在柵極區(qū)域的生物敏感膜上制備生物敏感膜，該生物敏感膜能特異性識別腫瘤標(biāo)志物，受到腫瘤標(biāo)志物本身電荷的影響，使得所述柵極表面電荷分布發(fā)生變化，進(jìn)而影響所述換能器溝道中二維電子氣濃度，使得換能器的源漏電流發(fā)生變化。
6.如權(quán)利要求5所述的制作InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器的方法，其特征在于，所述生物分子載體為Au納米顆粒，所述步驟S4為:通過使用半胱胺溶液與所述生物分子載體進(jìn)行反應(yīng)，形成S-Au鍵，再使用戊二醛溶液，使其與所述半胱胺反應(yīng)鍵合，通過使用抗體形成生物敏感膜，通過使用硼氫化鈉溶液阻塞鈍化殘余戊二醛。
7.如權(quán)利要求6所述的制作InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器的方法，其特征在于，所述步驟S4為:通過使用巰基丁二胺水溶液、RuCl3溶液以及金膠在所述柵極固定相應(yīng)抗體得到生物敏感膜。
8.如權(quán)利要求5所述的制作InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器的方法，其特征在于，所述生物分子載體為Au納米顆粒，所述步驟S4為:通過將生物分子載體浸泡到巰基丁二胺水溶液中形成自組裝分子層，再通過向所述柵極滴加RuCl3溶液反應(yīng)一段時間后，再在金膠中浸泡，接著向柵極滴加抗體溶液，室溫下進(jìn)行反應(yīng)從而固定該抗體。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種InP基HEMT腫瘤標(biāo)志物傳感器及其和制作方法，其包括InP基HEMT換能器、生物分子載體和生物敏感膜，換能器包括源極、漏極和柵極，生物分子載體形成于所述換能器的柵極，生物敏感膜附著于所述生物分子載體，該生物敏感膜能特異性識別腫瘤標(biāo)志物，受到腫瘤標(biāo)志物本身電荷的影響，使得所述柵極表面電荷分布發(fā)生變化，進(jìn)而影響所述換能器溝道中二維電子氣濃度，使得換能器的源漏電流發(fā)生變化。本發(fā)明可以將腫瘤標(biāo)志物的檢測極限提升到一個新的高度，為惡性腫瘤的預(yù)防醫(yī)治提供先機(jī)。
【IPC分類】G01N33-574, G01N33-532
【公開號】CN104880558
【申請?zhí)枴緾N201410073112
【發(fā)明人】張楊, 王成艷, 關(guān)敏, 丁凱, 張斌田, 林璋, 黃豐, 曾一平
【申請人】中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2014年2月28日