纳米结构表面微悬臂梁传感器的设计与研究

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微悬臂梁生物传感器是下一代无标签生物传感应用最有前途的平台之一,它可将生物识别事件转化为从几个纳米到几百纳米的机械运动。而根据传感器信号的被检测方式,可将其分为动态和静态两种,其中的静态检测在溶液环境中拥有更高的稳定性而被广泛使用。微悬臂梁生物传感器在微小质量变化上的检测非常敏感,但因其常用的微悬臂梁结构大都为平整光滑的表面,限制了被测物的吸附点位数量,因此光滑表面的微悬臂梁结构是影响传感器灵敏度的一个重要因素。针对这种情况,本文选择对微悬臂梁的收集表面进行粗糙化处理或是添加纳米级结构,以此来获得更高的检测灵敏度。本文对微悬臂梁传感器的检测原理、发展进程和应用等方面做了综述类的介绍后,又对如何增加传感器灵敏度的方法做了细致的总结。最终选择使用基于金属-介质-金属(MIM)型周期性孔阵列结构激发等离子体的光刻技术,去实现微悬臂梁上纳米结构的制备,以此达到增加吸附面积的目的。首先是完成等离子体光刻系统的搭建,随后针对MIM型薄膜结构的制备方法和涉及到的阳极氧化法制备介质层的技术进行了仔细的介绍和说明。实验使用方法成熟和调节性好的氧化铝膜作为MIM型薄膜结构的介质层,对介质层两侧进行金层溅射,即可完成整体MIM型薄膜结构的制备。最后将制备完成后的MIM型薄膜放入搭建好的光刻系统中,使用激光器对其表面施加一定的能量,进行等离子体烧蚀材料的实验分析。实验期间,可通过对激光能量的调控,实现在微悬臂梁表面上的孔洞刻蚀和金颗粒添加。在完成对微悬臂梁表面的孔洞刻蚀或金颗粒结构的添加后,本文又基于光杠杆法读出方式的检测原理,对微悬臂梁传感器的实验平台进行了结构设计,为后续进一步的搭建作充足准备。
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