基于熱氧化多孔硅干涉效應的生物傳感技術研究.pdf

1、多孔硅作為敏感材料具有比表面積大、活性強等特點，可通過改變制備參數(shù)控制多孔硅的微結(jié)構(gòu)，其應用范圍廣泛并且在室溫條件下就具有很高的靈敏度。由于多孔硅的這些優(yōu)良性質(zhì)，它也是一種具有吸引力的生物傳感材料，因為它具有生物降解性、生物兼容性、孔徑大小具有可調(diào)性并且有活潑的共價和非共價表面化學性質(zhì)。因此，研究多孔硅生物傳感技術具有很重要的意義。論文擬采用p型單晶硅片作為原料，采用電化學陽極氧化法制備多孔硅并對其進行熱氧化處理，形成具有強穩(wěn)定性同時具

2、備生物傳感性能的熱氧化多孔硅材料。論文的主要內(nèi)容包括：
　　 (1)綜述多孔硅功能材料制備、應用的國內(nèi)外研究進展及發(fā)展方向；綜述生物傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及基于多孔硅的生物傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀；提出基于熱氧化多孔硅干涉的生物傳感技術；
　　 (2)開展電化學陽極氧化條件對多孔硅的孔隙率和膜厚影響研究。研究發(fā)現(xiàn)多孔硅的孔隙率隨著陽極氧化時間和電流密度增長而先增大后減小。多孔層厚度與陽極氧化時間和電流密度基本呈線性關系，因此可

3、以通過控制陽極氧化時間以及電流密度來得到想要的多孔層厚度。
　　 (3)研究不同電化學陽極氧化條件的熱氧化多孔硅反射干涉光譜以及光學厚度的影響并通過正交實驗對電化學陽極氧化條件進行優(yōu)化。結(jié)果表明：光學厚度隨著電流密度的增大、腐蝕時間的延長、HF濃度的增大而增加；當腐蝕時間為30s、電流密度為520mA/cm2、HF∶C2H5OH=2∶1～5∶2(V/V)時，氧化多孔硅具有較好的干涉現(xiàn)象、均勻的干涉條紋、光學厚度能達到～7873n

4、m。
　　 (4)開展在腐蝕時間為30s、電流密度為520mA/cm2、HF∶C2H5OH=2∶1～5∶2(V/V)條件下基于熱氧化多孔硅干涉的生物傳感定性、定量研究，證明熱氧化多孔硅對生物體具有良好的吸附作用，且靈敏度較高。熱氧化多孔硅吸附羊抗兔IgG免疫血清達到平衡的時間為1.5h，與稀釋5倍的免疫血清反應的兔IgG作用達平衡的時間為40min，且最低檢測濃度為6.7×10-7M。通過抗原-抗體在熱氧化多孔硅中光學厚度的變化