EIS型高分辨率pH圖像傳感器及其檢測系統(tǒng)的研究.pdf

1、EIS型生化傳感器是一種將生物化學(xué)敏感材料與半導(dǎo)體器件有機(jī)結(jié)合的傳感器，可實(shí)現(xiàn)對生物化學(xué)信息的檢測，是現(xiàn)代微型生化傳感器研究的熱點(diǎn)之一。隨著生物信息科學(xué)、敏感材料、微機(jī)械加工技術(shù)、微電子學(xué)等各學(xué)科的不斷發(fā)展與相互融合，為EIS生化傳感器提供了廣闊的發(fā)展空間。EIS型生化傳感器在器件結(jié)構(gòu)、檢測技術(shù)、高靈敏度、多功能化、微型化、全固態(tài)化等方面都得到了深入研究，并在環(huán)境監(jiān)測、生化量檢測、以及臨床醫(yī)學(xué)等生命科學(xué)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。 本文研究

2、的EIS型高分辨率pH圖像傳感器是在EIS型光尋址電位型傳感器的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)的專用于測量電解質(zhì)溶液中pH值分布的一類微型生化傳感器。該傳感器利用了EIS結(jié)構(gòu)的敏感機(jī)制，并與半導(dǎo)體光電效應(yīng)相結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)意義上對溶液pH值的檢測，而且可以同時(shí)測量溶液中不同位置的pH值，即獲得溶液pH值分布的信息，這對生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極為重要的意義。本文研究的EIS型高分辨率pH圖像傳感器不僅結(jié)構(gòu)簡單、功耗低，而且具有全固態(tài)、集成化、靈敏度高、響

3、應(yīng)速度快等特點(diǎn)，因此它的研究，也為溶液中其它物質(zhì)的檢測提供了理論依據(jù)，具有重要的實(shí)用價(jià)值。 本文對EIS型生化傳感器結(jié)構(gòu)、pH圖像傳感器工作機(jī)理進(jìn)行了深入研究。主要包括EI界面理論模型的建立，半導(dǎo)體光電效應(yīng)的分析和EIS型LAPS模型的建立；重點(diǎn)研究了傳感器的芯片材料與測試條件對傳感器輸出光電壓的影響，并給出優(yōu)化參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)部分主要設(shè)計(jì)了pH圖像傳感器的芯片結(jié)構(gòu)與總體布局、制備工藝及其測量系統(tǒng)，包括光源選擇、光掃描系統(tǒng)與