面向生物分子檢測的基于MoS2薄膜的場效應(yīng)管的制備研究.pdf

1、人類的基因測序?qū)τ趯崿F(xiàn)疾病的個性化檢測有著極其重要的意義，其本質(zhì)就是對生物分子的檢測，目前利用場效應(yīng)管和固態(tài)納米孔進行集成制備，利用雙向四電極檢測是是未來DNA測序技術(shù)中最有可能實現(xiàn)單堿基識別的技術(shù)之一;而實現(xiàn)四電極集成最關(guān)鍵的技術(shù)就是關(guān)于場效應(yīng)管的制備;而且目前制備場效應(yīng)管的材料有很多，其中二維材料二硫化鉬是最近研究比較多的新型材料，不僅由于單層的二硫化鉬擁有較大的直接能帶隙，同時制備成的場效應(yīng)管擁有著室溫下較高的電流開關(guān)比和超高的靈

2、敏度，滿足生物分子檢測的要求。
　　本文主要是介紹基于二硫化鉬薄膜的場效應(yīng)管的制備方法研究，制備二硫化鉬場效應(yīng)管主要包括以下幾個主要步驟:氮化硅基底的制備;MoS2薄膜的鋪陳;金屬電極的制備。在整個制備過程中，關(guān)于二硫化鉬的轉(zhuǎn)移是非常有難度并且也是制備的關(guān)鍵技術(shù);然而之后發(fā)現(xiàn)以這種方法制備的場效應(yīng)管存在肖特基勢壘，金屬電極與二硫化鉬薄膜之間存在很大的接觸電阻，很大程度上影響了場效應(yīng)管的性能;而且制備的場效應(yīng)管是要面向生物分子檢測，

3、需要研究適用液相的場效應(yīng)管，因此需要對這種制備方法以及工藝進行進一步的改進。
　　然后在之前制備場效應(yīng)管的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的改進方法制備出適用液相的場效應(yīng)管，對于適用液相的二硫化鉬場效應(yīng)管的制備主要包括以下幾個主要步驟:氮化硅基底的制備;金屬電極的制備;MoS2薄膜的鋪陳，利用FIB進行鍍鉑使得二硫化鉬與金屬源極和漏極連接。這個制備流程主要是改變了之前金屬電極的制備與二硫化鉬薄膜的鋪陳之間的順序，先進行金屬電極的制備，后轉(zhuǎn)移

4、二硫化鉬薄膜，然后柵極電壓的施加是通過在鹽溶液當(dāng)中施加的，這樣的改變能夠極大地簡化了金屬電極的制備流程，并且改善了二硫化鉬場效應(yīng)管的性能，未來這種制備方法有望廣泛地利用到生物傳感器件的制備領(lǐng)域。利用四探針測試儀對適用液相的場效應(yīng)管進行性能測試實驗，實驗表明在浸潤環(huán)境下由于摻雜雜質(zhì)濃度的變化使得場效應(yīng)管上二硫化鉬的電阻要比在空氣中要小;當(dāng)通過施加液柵電壓之后，發(fā)現(xiàn)隨著液柵電壓的增加，漏極電流與電壓之間的I-V曲線的斜率也會隨之增加，場效應(yīng)

5、得以很好的發(fā)揮。證實利用二硫化鉬制備的場效應(yīng)管性能的優(yōu)越，未來利用這優(yōu)越的性能可以為以后和固態(tài)納米孔集成制備進行生物分子檢測，利用場效應(yīng)管的高靈敏度來實現(xiàn)單堿基的識別打下堅實的基礎(chǔ)。
　　同時利用二硫化鉬薄膜材料制備納米孔進行生物分子的檢測進行了實驗研究，實驗結(jié)果表明:(1)利用二硫化鉬大孔對λ-DNA分子進行過孔檢測，發(fā)現(xiàn)λ-DNA分子會以三種不同的姿態(tài)過孔，每一種姿態(tài)都對應(yīng)著不同的離子電流信號;(2)在液池兩邊施加從正電壓到負(fù)