碳材料由于具有优异的电化学稳定性、循环伏安特性、良好的导电性、良好的生物兼容性、易于修饰、易于成型制作等特点，被广泛应用于生物传感器中，尤其是近年来碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯等新型材料的快速发展，碳材料在生物应用领域表现出了广阔的前景。针对碳材料的不同形态，一般是采用化学气相沉积法(CVD)在不同条件下来制备，CVD方法能够制备出高质量的碳材料，但其缺点是受衬底的影响，在后续的器件制备工艺中还需要将碳材料从衬底上脱离下来。另外一种制备碳纳米纤维、碳微结构的方法是高温热解聚合物（包括光刻胶），该方法制备的碳结构不仅保有了碳材料在电化学、电学、化学、机械性能等方面的优良特性，还能与MEMS平台相兼容，用于制作可靠的生物微传感器件。　　本文利用热解碳化与MEMS工艺技术，分别制作了具有微流体管道的碳基神经刺激微电极和碳微纳结构的生物传感器，并分别就其性能展开研究，主要内容如下:　　(1)研制了一种集成微流体管道实现药物缓释功能的碳膜柔性神经微电极。该电极不仅在电化学性质方面表现出了较强的电荷存储和注入能力，在药物缓释功能方面，也能够实现持续10天以上保持较好线性释放速率释放消炎药物的功能，为碳膜神经电极长期有效的工作提供了进一步保障。　　(2)提出一种基于光刻和热解技术制作碳纳米线阵列的方法，探讨了利用该方法形成碳纳米线的机理。推断该方法形成纳米线是由几何结构限制效应引起的光刻胶刻蚀速率不均匀导致的，采用元胞法对光刻胶建模，利用Matlab对显影过程进行模拟仿真，并与实验结果对比，发现二者具有比较高的一致性。同时也从实验方面，就影响纳米线形成的几个因素展开对比研究，进一步验证了我们对纳米线形成机理的推断。　　(3)对形成的碳纳米线从外观形貌、元素组成、晶体结果、电学特性等方面进行了表征，结果表明，碳纳米线表现出p型半导体特征，碳元素含量超过90％，拉曼光谱表明形成的碳材料的晶体性随着热解温度的升高而变差，但是其电阻率随温度升高而降低，碳纳米线表现出良好的欧姆特性，使碳纳米线在电学导联，传感器制作等方面具有一定应用前景。　　(4)利用形成的碳微纳结构制作了基于阻抗谱变化的生物传感器，用于检测癌胚抗原Carcino-Embryonic Antigen(CEA）分子，检测结果显示，该传感器能够检测到2ng/ml的CEA，与传统的酶联免疫方法(ELISA)相当，在CEA浓度为2ng/ml-200ng/ml范围内，传感器具有良好的线性响应，表现出了较好的特异性，而且该方法是无标记检测，能够实现实时检测，为癌症的发现及诊断增添了一种新的手段。