随着科技的发展,电化学生物传感器已成为一种可靠的传感设备,是一种可以通过特定的生化反应,利用特定的基团、分离的酶、抗原、核酸分子链来检测化学生物分子的装置,可以将浓度、活性等待测信号转化为电信号（电流、电压、电容、电导等）的设备。这种传感器拥有分析时间短,操作简单,成本低,样品体积小等特点,拥有可重复利用和高灵敏度等优秀的表现,面对复杂的样品仅需要的前期处理简单。GaN作为第三代半导体材料,在电力电子技术方面已经得到了充分的开发,其高电子迁移率和稳定的化学性质,使得其在生化传感方面有着很大的优势。AlGaN/GaN表面与溶液相接触时,界面处的原子或离子会因相互作用而形成双电层,此时栅极窗口可以作为感应电极,通过对栅极的特异性修饰达到对化学或生物分子传感的目的。由于AlGaN/GaN自发极化所感应的二维电子气具有高迁移率,高浓度等优点,栅极表面的微小变化传到沟道后会引起输出电流的明显变化。此传感器在集成度方面拥有巨大的优势。虽然针对AlGaN/GaN传感器现在已经展开了很多研究,但通过改变器件结构从根本上提高器件灵敏度的研究还需要做出努力,同时该类传感器一直存在表面特异性修饰的问题,因此针对GaN在生化传感方面的应用,本文的主要研究内容包括:1、制备了一种pH敏感的AlGaN/GaN离子敏感场效应晶体管（ISFET）传感器。利用表面存在的天然氧化物以及氮化物,可以对氢离子浓度进行检测。所制备的AlGaN/GaN ISFET的表面电势灵敏度（SV）为55.81 m V/pH,接近室温下的能斯特理论值59.5 m V/pH。选取凹槽结构的器件对电流灵敏度进行提升,同时采用氨化处理修复刻蚀损伤。通过栅极凹槽工艺,ISFET的最大跨导值（GM）从0.9增加到2 m S,pH传感器的电流灵敏度提高从52.25增大至78.86μA/pH。经过氨化处理后,pH传感器的电流灵敏度进一步从78.86μA/pH提高到84.39μA/pH。根据XPS结果及能带情况对表面变化进行分析,结果表明干法刻蚀的过程中引入了许多氮空位（VN）使得界面态增加,导致了阈值电压的负移和SV的下降,而氨化处理则可以有效的改善这一问题。2、提出了一种新型的HfZrO2/AlGaN/GaN离子型场效应晶体管pH传感器,为了避免凹槽结构表面刻蚀损伤这一过程带来的影响,采用生长不同厚度的铁电材料的实验使得传感器的跨导得到了不同程度的提升。当HfZrO2薄膜为15 nm时,最大跨导从0.8 m S提升至1.4 m S,使得pH传感器的电流灵敏度提高从43.23μA/pH至76.61μA/pH,性能提升了77%。3、提出了一种基于AlGaN/GaN异质结场效应晶体管的生物传感器,用于直接检测肿瘤生物标志物mi RNA-155。通过将特定经巯基的修饰RNA（SH-RNA）探针固定在AlGaN/GaN HEMT的Au-gate表面,制成RNA-Au-AlGaN/GaN HEMT生物传感器。实验结果表明,该生物传感器拥有宽泛的线性范围（2 f M至2 n M）,和低至1.81 f M的出色检测限。在线性范围区间内该传感器的电流灵敏度高达77μA/log,表面电势灵敏度为73 m V/log。同时,该传感器具有良好的特异性识别能力,在仅单碱基错配的情况下表现出低电流响应。实验最后采用了正置荧光显微镜证实了RNA探针的固定情况和杂交过程的存在。该AlGaN/GaN HFET RNA传感器与基于其余电学元件的传感器相比,实现了高灵敏度的情况下还兼顾了较宽的线性检测范围。4、提出了一种新型基于AlGaN/GaN异质结晶体管和分子印迹薄膜结合的分体式传感器,通过分子印迹薄膜的自组装效应可以实现对葡萄糖分子的高特异性识别。薄膜制备采用了电化学沉积方法,通过循环伏安法制备所得薄膜成膜性好,且易于控制厚度。该分体式AlGaN/GaN分子印迹器件对葡萄糖的响应范围为0.29 m A,实现了在4-50 mg/L的范围内的线性检测,其电流灵敏度为3.95μA/mg·L。在多次的重复测试过程中,得到电流平均漂移的程度为0.6%左右,表现出了良好的可重复性和稳定性。在特异性测试中,实现了对于其他糖类物质几乎无响应的特性,具体表现为对于同分异构的D-果糖的响应十分微弱。最后通过拉曼光谱测试验证传感过程中的洗脱和吸附过程。这一结果为使用唾液进行无创葡萄糖检测提供了一种方便快速的方法。