一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法及其检测方法与流程

本发明涉及生物检测技术领域。

背景技术

场效应晶体管原理的生物传感器是近年来最具潜力的生物传感器之一，其检测原理之一是将半导体材料如石墨烯、碳纳米管、氧化锌纳米线等作为晶体管的沟道层，并在其上面修饰生物识别分子，通过生物分子的结合改变沟道层材料的载流子浓度，进而改变场效应晶体管的电学性质，将生物信号转化为电信号检测。相对于大型的全自动生化分析仪、荧光pcr仪等设备，场效应晶体管芯片易于微型化和集成化，因此在应用方面具有更加广阔的空间，但是，其检测灵敏度(1nmol/l浓度对应0.1v的电压变化)还无法和全自动生化分析仪、荧光pcr仪等设备比拟，因此距离应用还有一点差距。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法及其检测方法；以解决现有场效应晶体管芯片检测灵敏度低的问题。

一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法是按以下步骤进行的：

一、晶体管结构制作：

a、硅衬底清洗：

将硅片清洗，得到硅衬底；

b、热氧化生长sio2作为绝缘层：

硅衬底依次进行干氧氧化、湿氧氧化及干氧氧化，具体是按以下步骤进行：在温度为1050℃～1055℃及气流速度为24厘米/秒～26厘米/秒的条件下，干氧氧化4min～6min，然后在温度为1050℃～1055℃及气流速度为0.8厘米/秒～1.2厘米/秒的条件下，湿氧氧化5min～7min，最后在温度为1050℃～1055℃及气流速度为24厘米/秒～26厘米/秒的条件下，干氧氧化4min～6min，得到氧化层；

所述的氧化层厚度为500nm～550nm；

c、金属栅极制作：

在硅衬底上层的氧化层上表面磁控溅射ti/pt，然后再依次进行光刻及反应离子刻蚀ti/pt，得到金属栅极；

所述的金属栅极中ti的厚度为90nm～110nm；所述的金属栅极中pt的厚度为190nm～210nm；所述的金属栅极宽度为4μm～5μm；

d、栅绝缘层制作：

在温度为820℃～830℃的条件下，在金属栅极外部采用低压化学气相沉积si3n4，然后再依次进行光刻、rie刻蚀清除金属栅极焊盘上的si3n4，得到栅绝缘层；

所述的栅绝缘层在金属栅极两侧的厚度为8nm～10nm；

e、晶体管导电沟道制作：

将浓度为0.8mg/ml～1.2mg/ml的氨基功能化的石墨烯水溶液旋涂在栅绝缘层上表面，在温度为100℃～110℃的条件下烘干，得到石墨烯导电沟道层；

所述的氨基功能化的石墨烯中氨基的质量百分数为3％～5％；

f、源漏电极制作：

以金属网版为掩膜，在石墨烯导电沟道层上表面两侧溅射沉积au，然后再用点胶机点胶保护，得到一组源、漏电极，即得到石墨烯场效应晶体管；

所述的一组源、漏电极的厚度为1μm～2μm；

二、石墨烯表面醛基化处理：

将石墨烯场效应晶体管的石墨烯导电沟道层表面浸入到质量百分数为4％～6％的戊二醛甲醇溶液中，然后加入质量百分数为0.05％～0.2％的氰基硼氢化钠溶液，反应12h～14h，清洗，得到石墨烯表面醛基化处理的晶体管；

所述的质量百分数为4％～6％的戊二醛甲醇溶液与质量百分数为0.05％～0.2％的氰基硼氢化钠溶液的体积比为(0.8～1.2):1；

三、石墨烯表面修饰捕获抗体分子：

将石墨烯表面醛基化处理的晶体管的石墨烯导电沟道层表面浸入到浓度为0.1mg/ml～0.3mg/ml的含特异性抗原的溶液中，在温度为3℃～5℃的条件下反应10h～14h，得到石墨烯表面修饰捕获抗体分子的晶体管；

四、石墨烯表面其余活性位点封闭：

将石墨烯表面修饰捕获抗体分子的晶体管的石墨烯导电沟道层表面浸入到质量百分数为1％～1.5％的含有牛血清蛋白的pbs溶液中，反应2h～3h，得到可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器。

一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的检测方法是按以下步骤进行的：

一、金纳米粒子合成：

在搅拌速度为150转/分钟～200转/分钟的条件下，加热去离子水至沸腾状态，并向沸水中加入质量百分数为0.8％～1.2％的haucl4溶液，继续保持沸腾5min～6min，然后在搅拌速度为150转/分钟～200转/分钟的条件下，加入质量百分数为4％～6％的柠檬酸钠溶液，继续保持沸腾0.8h～1.2h，自热降温，然后在温度为3℃～5℃及转速为11500转/min～12000转/min的条件下，离心30min～40min，得到金纳米粒子，将金纳米粒子分散到水中，得到金纳米粒子溶液；

所述的去离子水与质量百分数为0.8％～1.2％的haucl4溶液的体积比为(9～11):1；所述的去离子水与质量百分数为4％～6％的柠檬酸钠溶液的体积比为(9～11):1；所述的金纳米粒子溶液的浓度为0.05mg/ml～0.15mg/ml；

二、金纳米粒子标记二抗分子：

利用浓度为0.05mol/l～0.15mol/l的k2co3溶液调节金纳米粒子溶液的ph至8.0～8.5，向调节ph后的金纳米粒子溶液中加入浓度为0.05mg/l～0.15mg/l的二抗溶液，在室温条件下，振荡1h～1.5h，然后加入质量百分数为0.5％～1.5％的牛血清蛋白溶液，继续振荡1h～1.5h，得到反应后的溶液，在转速为10500转/min～11000转/min及温度为3℃～5℃的条件下，将反应后的溶液离心15min～20min，离心3次～4次，将离心后的沉淀物分散至浓度为9mmol/l～11mmol/l的pbs中，得到金纳米粒子标记的二抗溶液；

所述的调节ph后的金纳米粒子溶液与浓度为0.05mg/l～0.15mg/l的二抗溶液的体积比为(0.9～1.1):3；所述的调节ph后的金纳米粒子溶液与质量百分数为0.5％～1.5％的牛血清蛋白溶液的体积比为(0.9～1.1):5；所述的金纳米粒子标记的二抗溶液的浓度为0.05mg/ml～0.15mg/ml；

三、金纳米粒子增强场效应晶体管生物传感器生物检测：

将可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器浸入到含待测抗原的溶液中，在温度为35℃～40℃的条件下，反应2h～4h，用pbs溶液清洗，得到连接抗原的晶体管生物传感器，将连接抗原的晶体管生物传感器浸入到金纳米粒子标记的二抗溶液中，在温度为35℃～40℃的条件下，反应2h～4h，然后用pbs溶液清洗，得到反应后的晶体管生物传感器，最后通过对反应后的晶体管生物传感器的金属栅极电压进行扫描，测得石墨烯狄拉克点电压，通过石墨烯狄拉克点电压对应标准工作曲线，即得出含待测抗原的溶液浓度。

本发明可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器测试不同已知浓度的标准液的狄拉克点电压，得到检测浓度与电压关系曲线，即为标准工作曲线，标准液即为含待测抗原的溶液。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法及其检测方法，将石墨烯导电沟道层作为生物敏感结构，为了提高检测灵敏度，应该尽量增大待测物结合前后石墨烯导电沟道层载流子浓度变化量，利用金纳米粒子表面电子密度大的特点，将金纳米粒子标记二抗分子，利用夹心法，金纳米粒子标记的二抗分子结合到石墨烯导电沟道层上，可以显著改变导电沟道层载流子浓度，提高检测灵敏度(1nmol/l浓度对应1.09v以上的电压变化)。

本发明用于一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法及其检测方法。

附图说明

图1为本发明可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器检测后的结构示意图；1为硅衬底，2为氧化层，3为金属栅极，4为栅绝缘层，5为石墨烯导电沟道层，6为一组源、漏电极，7为捕获抗体分子，8为待测抗原，9为二抗，10为金纳米粒子；

图2为晶体管生物传感器检测含待测抗原的溶液浓度与狄拉克点电压关系曲线图，1为实施例一制备的可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器检测时使用金纳米粒子的标准工作曲线，2为实施例一制备的可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器检测时不使用金纳米粒子的标准工作曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式的一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法是按以下步骤进行的：

一、晶体管结构制作：

a、硅衬底清洗：

将硅片清洗，得到硅衬底1；

b、热氧化生长sio2作为绝缘层：

硅衬底1依次进行干氧氧化、湿氧氧化及干氧氧化，具体是按以下步骤进行：在温度为1050℃～1055℃及气流速度为24厘米/秒～26厘米/秒的条件下，干氧氧化4min～6min，然后在温度为1050℃～1055℃及气流速度为0.8厘米/秒～1.2厘米/秒的条件下，湿氧氧化5min～7min，最后在温度为1050℃～1055℃及气流速度为24厘米/秒～26厘米/秒的条件下，干氧氧化4min～6min，得到氧化层2；

所述的氧化层2厚度为500nm～550nm；

c、金属栅极制作：

在硅衬底1上层的氧化层2上表面磁控溅射ti/pt，然后再依次进行光刻及反应离子刻蚀ti/pt，得到金属栅极3；

所述的金属栅极3中ti的厚度为90nm～110nm；所述的金属栅极3中pt的厚度为190nm～210nm；所述的金属栅极3宽度为4μm～5μm；

d、栅绝缘层制作：

在温度为820℃～830℃的条件下，在金属栅极3外部采用低压化学气相沉积si3n4，然后再依次进行光刻、rie刻蚀清除金属栅极3焊盘上的si3n4，得到栅绝缘层4；

所述的栅绝缘层4在金属栅极3两侧的厚度为8nm～10nm；

e、晶体管导电沟道制作：

将浓度为0.8mg/ml～1.2mg/ml的氨基功能化的石墨烯水溶液旋涂在栅绝缘层4上表面，在温度为100℃～110℃的条件下烘干，得到石墨烯导电沟道层5；

所述的氨基功能化的石墨烯中氨基的质量百分数为3％～5％；

f、源漏电极制作：

以金属网版为掩膜，在石墨烯导电沟道层5上表面两侧溅射沉积au，然后再用点胶机点胶保护，得到一组源、漏电极6，即得到石墨烯场效应晶体管；

所述的一组源、漏电极6的厚度为1μm～2μm；

二、石墨烯表面醛基化处理：

将石墨烯场效应晶体管的石墨烯导电沟道层5表面浸入到质量百分数为4％～6％的戊二醛甲醇溶液中，然后加入质量百分数为0.05％～0.2％的氰基硼氢化钠溶液，反应12h～14h，清洗，得到石墨烯表面醛基化处理的晶体管；

所述的质量百分数为4％～6％的戊二醛甲醇溶液与质量百分数为0.05％～0.2％的氰基硼氢化钠溶液的体积比为(0.8～1.2):1；

三、石墨烯表面修饰捕获抗体分子：

将石墨烯表面醛基化处理的晶体管的石墨烯导电沟道层5表面浸入到浓度为0.1mg/ml～0.3mg/ml的含特异性抗原的溶液中，在温度为3℃～5℃的条件下反应10h～14h，得到石墨烯表面修饰捕获抗体分子的晶体管；

四、石墨烯表面其余活性位点封闭：

将石墨烯表面修饰捕获抗体分子的晶体管的石墨烯导电沟道层5表面浸入到质量百分数为1％～1.5％的含有牛血清蛋白的pbs溶液中，反应2h～3h，得到可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器。

步骤二中将石墨烯场效应晶体管的石墨烯导电沟道层5表面浸入到质量百分数为4％～6％的戊二醛甲醇溶液中，戊二醛甲醇溶液为过量，使得石墨烯导电沟道层5的活性位点尽量多的与戊二醛甲醇溶液反应，但由于化学平衡等原因，石墨烯导电沟道层5的活性位点不可能全部参与反应，使得石墨烯导电沟道层5表面存在未反应的活性位点。因此，进行步骤四将石墨烯表面其余活性位点封闭。

本具体实施方式步骤一a中sio2作为绝缘层，用于器件与衬底的绝缘隔离。

结合如图1所示，选择硅作为衬底材料，热氧化生长sio2作为绝缘层；溅射、刻蚀金制作栅级；lpcvd、刻蚀制作si3n4栅极绝缘层；半导体材料作为晶体管导电沟道；磁控溅射制作源漏电极并对其进行点胶保护。在沟道层半导体材料表面通过化学修饰醛基官能团；源电极和漏电极之间的导电沟道层为检测区，检测区共价偶联特异性捕获抗体；将其余活性位点用牛血清蛋白封闭。为了提高检测灵敏度，采用夹心法，并利用金纳米粒子标记二抗，增加沟道层载流子浓度，提高检测灵敏度。

检测时，将晶体管沟道层表面浸入待测物溶液中，静止；待测一抗充分和特异性抗原特异性结合，用pbs溶液清洗，再加入金纳米粒子标记的二抗；通过对检测晶体管生物传感器ids-vgs输出特性，即得出待测物溶液中待测抗原浓度。

本具体实施方式的有益效果：本具体实施方式提供了一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法及其检测方法，将石墨烯导电沟道层5作为生物敏感结构，为了提高检测灵敏度，应该尽量增大待测物结合前后石墨烯导电沟道层5载流子浓度变化量，利用金纳米粒子表面电子密度大的特点，将金纳米粒子标记二抗分子，利用夹心法，金纳米粒子标记的二抗分子结合到石墨烯导电沟道层5上，可以显著改变导电沟道层载流子浓度，提高检测灵敏度(1nmol/l浓度对应1.09v以上的电压变化)。

具体实施方式二：结合图1具体说明本实施例，本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四得到的可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器由硅衬底1、氧化层2、金属栅极3、栅绝缘层4、石墨烯导电沟道层5及一组源、漏电极6组成；

硅衬底1上设有氧化层2，氧化层2上设有金属栅极3，金属栅极3外部设有栅绝缘层4，且栅绝缘层4完全覆盖金属栅极3，栅绝缘层4上设有石墨烯导电沟道层5，石墨烯导电沟道层5上设有一组源、漏电极6，一组源、漏电极6之间的石墨烯导电沟道层5上固定有捕获抗体分子。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一b中硅衬底1依次进行干氧氧化、湿氧氧化及干氧氧化，具体是按以下步骤进行：在温度为1052℃～1055℃及气流速度为25厘米/秒～26厘米/秒的条件下，干氧氧化5min～6min，然后在温度为1052℃～1055℃及气流速度为1厘米/秒～1.2厘米/秒的条件下，湿氧氧化6min～7min，最后在温度为1052℃～1055℃及气流速度为25厘米/秒～26厘米/秒的条件下，干氧氧化5min～6min，得到氧化层2；所述的氧化层2厚度为500nm～520nm。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一c中所述的金属栅极3中ti的厚度为100nm～110nm；所述的金属栅极3中pt的厚度为200nm～210nm。其它与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中将石墨烯表面醛基化处理的晶体管的石墨烯导电沟道层5表面浸入到浓度为0.2mg/ml～0.3mg/ml的含特异性抗原的溶液中，在温度为4℃～5℃的条件下反应12h～14h，得到石墨烯表面修饰捕获抗体分子的晶体管。其它与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的检测方法是按以下步骤进行的：

一、金纳米粒子合成：

在搅拌速度为150转/分钟～200转/分钟的条件下，加热去离子水至沸腾状态，并向沸水中加入质量百分数为0.8％～1.2％的haucl4溶液，继续保持沸腾5min～6min，然后在搅拌速度为150转/分钟～200转/分钟的条件下，加入质量百分数为4％～6％的柠檬酸钠溶液，继续保持沸腾0.8h～1.2h，自热降温，然后在温度为3℃～5℃及转速为11500转/min～12000转/min的条件下，离心30min～40min，得到金纳米粒子，将金纳米粒子分散到水中，得到金纳米粒子溶液；

所述的去离子水与质量百分数为0.8％～1.2％的haucl4溶液的体积比为(9～11):1；所述的去离子水与质量百分数为4％～6％的柠檬酸钠溶液的体积比为(9～11):1；所述的金纳米粒子溶液的浓度为0.05mg/ml～0.15mg/ml；

二、金纳米粒子标记二抗分子：

利用浓度为0.05mol/l～0.15mol/l的k2co3溶液调节金纳米粒子溶液的ph至8.0～8.5，向调节ph后的金纳米粒子溶液中加入浓度为0.05mg/l～0.15mg/l的二抗溶液，在室温条件下，振荡1h～1.5h，然后加入质量百分数为0.5％～1.5％的牛血清蛋白溶液，继续振荡1h～1.5h，得到反应后的溶液，在转速为10500转/min～11000转/min及温度为3℃～5℃的条件下，将反应后的溶液离心15min～20min，离心3次～4次，将离心后的沉淀物分散至浓度为9mmol/l～11mmol/l的pbs中，得到金纳米粒子标记的二抗溶液；

所述的调节ph后的金纳米粒子溶液与浓度为0.05mg/l～0.15mg/l的二抗溶液的体积比为(0.9～1.1):3；所述的调节ph后的金纳米粒子溶液与质量百分数为0.5％～1.5％的牛血清蛋白溶液的体积比为(0.9～1.1):5；所述的金纳米粒子标记的二抗溶液的浓度为0.05mg/ml～0.15mg/ml；

三、金纳米粒子增强场效应晶体管生物传感器生物检测：

将可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器浸入到含待测抗原的溶液中，在温度为35℃～40℃的条件下，反应2h～4h，用pbs溶液清洗，得到连接抗原的晶体管生物传感器，将连接抗原的晶体管生物传感器浸入到金纳米粒子标记的二抗溶液中，在温度为35℃～40℃的条件下，反应2h～4h，然后用pbs溶液清洗，得到反应后的晶体管生物传感器，最后通过对反应后的晶体管生物传感器的金属栅极3电压进行扫描，测得石墨烯狄拉克点电压，通过石墨烯狄拉克点电压对应标准工作曲线，即得出含待测抗原的溶液浓度。

本具体实施方式步骤三中将可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器浸入到含待测抗原的溶液中，待测物充分和抗体特异性结合。

本具体实施方式步骤三中第一次用pbs溶液清洗去除没有反应的非目标检测物。

本具体实施方式的有益效果：本具体实施方式提供了一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法及其检测方法，将石墨烯导电沟道层5作为生物敏感结构，为了提高检测灵敏度，应该尽量增大待测物结合前后石墨烯导电沟道层5载流子浓度变化量，利用金纳米粒子表面电子密度大的特点，将金纳米粒子标记二抗分子，利用夹心法，金纳米粒子标记的二抗分子结合到石墨烯导电沟道层5上，可以显著改变导电沟道层载流子浓度，提高检测灵敏度1nmol/l浓度对应1.09v以上的电压变化。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：步骤一中在搅拌速度为150转/分钟～200转/分钟的条件下，加热去离子水至沸腾状态，并向沸水中加入质量百分数为1％～1.2％的haucl4溶液，继续保持沸腾5min～6min，然后在搅拌速度为150转/分钟～200转/分钟的条件下，加入质量百分数为5％～6％的柠檬酸钠溶液，继续保持沸腾1h～1.2h，自热降温，然后在温度为4℃～5℃及转速为11500转/min～12000转/min的条件下，离心30min～40min，得到金纳米粒子，将金纳米粒子分散到水中，得到金纳米粒子溶液。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七之一不同的是：步骤一中所述的去离子水与质量百分数为0.8％～1.2％的haucl4溶液的体积比为(10～11):1；所述的去离子水与质量百分数为4％～6％的柠檬酸钠溶液的体积比为(10～11):1；所述的金纳米粒子溶液的浓度为0.1mg/ml～0.15mg/ml。其它与具体实施方式六或七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是：步骤二中利用浓度为0.1mol/l～0.15mol/l的k2co3溶液调节金纳米粒子溶液的ph至8.0～8.5，向调节ph后的金纳米粒子溶液中加入浓度为0.1mg/l～0.15mg/l的二抗溶液，在室温条件下，振荡1h～1.5h，然后加入质量百分数为1％～1.5％的牛血清蛋白溶液，继续振荡1h～1.5h，得到反应后的溶液，在转速为10500转/min～11000转/min及温度为4℃～5℃的条件下，将反应后的溶液离心15min～20min，离心3次～4次，将离心后的沉淀物分散至浓度为10mmol/l～11mmol/l的pbs中，得到金纳米粒子标记的二抗溶液。其它与具体实施方式六至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是：步骤二中所述的调节ph后的金纳米粒子溶液与浓度为0.05mg/l～0.15mg/l的二抗溶液的体积比为(1～1.1):3；所述的调节ph后的金纳米粒子溶液与质量百分数为0.5％～1.5％的牛血清蛋白溶液的体积比为(1～1.1):5；所述的金纳米粒子标记的二抗溶液的浓度为0.1mg/ml～0.15mg/ml。其它与具体实施方式六至九相同。

采用以下实施例验证本发明的效果：

实施例一：

结合图1，一种可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器的制备方法是按以下步骤进行的：

一、晶体管结构制作：

a、硅衬底清洗：

将硅片清洗，得到硅衬底1；

b、热氧化生长sio2作为绝缘层：

硅衬底1依次进行干氧氧化、湿氧氧化及干氧氧化，具体是按以下步骤进行：在温度为1052℃及气流速度为25厘米/秒的条件下，干氧氧化5min，然后在温度为1052℃及气流速度为1厘米/秒的条件下，湿氧氧化6min，最后在温度为1052℃及气流速度为25厘米/秒的条件下，干氧氧化5min，得到氧化层2；

所述的氧化层2厚度为500nm；

c、金属栅极制作：

在硅衬底1上层的氧化层2上表面磁控溅射ti/pt，然后再依次进行光刻及反应离子刻蚀ti/pt，得到金属栅极3；

所述的金属栅极3中ti的厚度为100nm；所述的金属栅极3中pt的厚度为200nm；所述的金属栅极3宽度为5μm；

d、栅绝缘层制作：

在温度为825℃的条件下，在金属栅极3外部采用低压化学气相沉积si3n4，然后再依次进行光刻、rie刻蚀清除金属栅极3焊盘上的si3n4，得到栅绝缘层4；

所述的栅绝缘层4在金属栅极3两侧的厚度为10nm；

e、晶体管导电沟道制作：

将浓度为1mg/ml的氨基功能化的石墨烯水溶液旋涂在栅绝缘层4上表面，在温度为105℃的条件下烘干，得到石墨烯导电沟道层5；

所述的氨基功能化的石墨烯中氨基的质量百分数为4％；

f、源漏电极制作：

以金属网版为掩膜，在石墨烯导电沟道层5上表面两侧溅射沉积au，然后再用点胶机点胶保护，得到一组源、漏电极6，即得到石墨烯场效应晶体管；

所述的一组源、漏电极6的厚度为1μm；

二、石墨烯表面醛基化处理：

将石墨烯场效应晶体管的石墨烯导电沟道层5表面浸入到质量百分数为5％的戊二醛甲醇溶液中，然后加入质量百分数为0.1％的氰基硼氢化钠溶液，反应12h，清洗，得到石墨烯表面醛基化处理的晶体管；

所述的质量百分数为5％的戊二醛甲醇溶液与质量百分数为0.1％的氰基硼氢化钠溶液的体积比为1:1。

三、石墨烯表面修饰捕获抗体分子：

将石墨烯表面醛基化处理的晶体管的石墨烯导电沟道层5表面浸入到浓度为0.2mg/ml的含特异性抗原的溶液中，在温度为4℃的条件下反应12h，得到石墨烯表面修饰捕获抗体分子的晶体管；

所述的浓度为0.2mg/ml的含特异性抗原的溶液中特异性抗原为单克隆抗体鼠抗金黄色葡萄球菌肠毒素a(sea)igg；

四、石墨烯表面其余活性位点封闭：

将石墨烯表面修饰捕获抗体分子的晶体管的石墨烯导电沟道层5表面浸入到质量百分数为1％的含有牛血清蛋白的pbs溶液中，反应2h，得到可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器。

步骤四得到的可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器由硅衬底1、氧化层2、金属栅极3、栅绝缘层4、石墨烯导电沟道层5及一组源、漏电极6组成；

硅衬底1上设有氧化层2，氧化层2上设有金属栅极3，金属栅极3外部设有栅绝缘层4，且栅绝缘层4完全覆盖金属栅极3，栅绝缘层4上设有石墨烯导电沟道层5，石墨烯导电沟道层5上设有一组源、漏电极6，一组源、漏电极6之间的石墨烯导电沟道层5上固定有捕获抗体分子。

实施例一制备的可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器检测时使用金纳米粒子，按以下步骤进行的：

一、金纳米粒子合成：

在搅拌速度为200转/分钟的条件下，加热去离子水至沸腾状态，并向沸水中加入质量百分数为1％的haucl4溶液，继续保持沸腾5min，然后在搅拌速度为200转/分钟的条件下，加入质量百分数为5％的柠檬酸钠溶液，继续保持沸腾1h，自热降温，然后在温度为4℃及转速为12000转/min的条件下，离心30min，得到金纳米粒子，将金纳米粒子分散到水中，得到金纳米粒子溶液；

所述的去离子水与质量百分数为1％的haucl4溶液的体积比为10:1；所述的去离子水与质量百分数为5％的柠檬酸钠溶液的体积比为10:1；所述的金纳米粒子溶液的浓度为0.1mg/ml；

二、金纳米粒子标记二抗分子：

利用浓度为0.1mol/l的k2co3溶液调节金纳米粒子溶液的ph至8.0，向调节ph后的金纳米粒子溶液中加入浓度为0.1mg/l的二抗溶液，在室温条件下，振荡1h，然后加入质量百分数为1％的牛血清蛋白溶液，继续振荡1h，得到反应后的溶液，在转速为10500转/min及温度为4℃的条件下，将反应后的溶液离心15min，离心3次，将离心后的沉淀物分散至浓度为10mmol/l的pbs中，得到金纳米粒子标记的二抗溶液；

所述的调节ph后的金纳米粒子溶液与浓度为0.1mg/l的二抗溶液的体积比为1:3；所述的调节ph后的金纳米粒子溶液与质量百分数为1％的牛血清蛋白溶液的体积比为1:5；所述的金纳米粒子标记的二抗溶液的浓度为0.1mg/ml；

所述的浓度为0.1mg/l的二抗溶液中二抗为单克隆抗体鼠抗igg；

三、金纳米粒子增强场效应晶体管生物传感器生物检测：

将可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器浸入到含待测抗原的溶液中，在温度为37℃的条件下，反应2h，用pbs溶液清洗，得到连接抗原的晶体管生物传感器，将连接抗原的晶体管生物传感器浸入到金纳米粒子标记的二抗溶液中，在温度为37℃的条件下，反应2h，然后用pbs溶液清洗，得到反应后的晶体管生物传感器，最后通过对反应后的晶体管生物传感器的金属栅极3电压进行扫描，测得石墨烯狄拉克点电压，通过石墨烯狄拉克点电压对应标准工作曲线，即得出含待测抗原的溶液浓度；

所述的含待测抗原的溶液中待测抗原为金黄色葡萄球菌肠毒素a。

对比实验：实施例一制备的可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器检测时不使用金纳米粒子，按以下步骤进行的：

将场效应晶体管生物传感器浸入到含待测抗原的溶液中，在温度为37℃的条件下，反应2h，用pbs溶液清洗，得到连接抗原的晶体管生物传感器，将连接抗原的晶体管生物传感器浸入到浓度为0.1mg/l的二抗溶液中，在温度为37℃的条件下，反应2h，然后用pbs溶液清洗，得到反应后的晶体管生物传感器，最后通过对反应后的晶体管生物传感器的金属栅极3电压进行扫描，测得石墨烯狄拉克点电压，通过石墨烯狄拉克点电压对应标准工作曲线，即得出含待测抗原的溶液浓度；

所述的含待测抗原的溶液中待测抗原为金黄色葡萄球菌肠毒素a。

本实施例可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器测试不同已知浓度的标准液的狄拉克点电压，得到检测浓度与电压关系曲线，即为标准工作曲线，标准液具体是用10nmol/l的抗原溶液做倍比稀释，得到5nmol/l、2.5nmol/、1.25nmol/l、0.6nmol/l、0.3nmol/l及0.15nmol/l的标准溶液。所述的抗原溶液为含待测抗原的溶液，即为金黄色葡萄球菌肠毒素a溶液。

在检测未知浓度的含待测抗原的溶液时，则通过测得的石墨烯狄拉克点电压在标准曲线上对应找到含待测抗原的溶液浓度。本实施例分别对六个未知浓度的含待测抗原的溶液样品进行检测，通过测得石墨烯狄拉克点电压，对应标准工作曲线得出具体浓度。

图2为晶体管生物传感器检测含待测抗原的溶液浓度与狄拉克点电压关系曲线图，1为实施例一制备的可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器检测时使用金纳米粒子的标准工作曲线，2为实施例一制备的可用金纳米粒子增强的场效应晶体管生物传感器检测时不使用金纳米粒子的标准工作曲线。检测六个未知浓度的含待测抗原的溶液样品，通过测得石墨烯狄拉克点电压，在检测时使用金纳米粒子的标准工作曲线及检测时不使用金纳米粒子的标准工作曲线分别找到六个点，对应横坐标得出具体浓度，由图可知，使用金纳米粒子增强检测可使检测灵敏度提高10倍，本实施例1nmol/l浓度对应1.09v的电压变化。