基于GaNHEMT传感器的数字微流控生物检测装置的制作方法

基于gan hemt传感器的数字微流控生物检测装置
技术领域
1.本发明涉及微电子技术领域，具体是一种基于gan hemt传感器的数字微流控生物检测装置。


背景技术：

2.gan基生物传感器由于其具有无毒，热和化学稳定性好等优点，从而被广泛研究。目前，使用gan hemt传感器的生物检测装置较少，实际使用并不广泛。一般在实验研究阶段使用该传感器进行生物检测时，可以使用滴管吸取一定量的待测溶液添加到栅极检测区域，通过源极和漏极之间的电流变化来检测待测物质浓度变化。该传感器的一个实用方向是通过封装成诸如血糖仪这种从样本到结果的检测设备，使用时可将待测生物试剂添加到检测口便可直接得到结果，该种设备操作简单，实用性高。
3.现有技术中存在的缺陷：1、直接采样的方式不能对试剂量进行精准控制，试剂消耗量大。
4.2、使用集中式检测方式无法对液滴进行单独操作，功能单一，灵活性低。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供一种消耗试剂量小、灵活性高的基于gan hemt传感器的数字微流控生物检测装置。
6.为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种基于gan hemt传感器的数字微流控生物检测装置，包括基板一，所述基板一的下部设有基板二；所述基板一包括gan hemt传感器器件和ewod芯片组件；所述gan hemt传感器器件由顶层到底层依次设有基底一、gan层和algan层，所述gan层与algan层之间形成二维电子气，所述algan层的下部设有源极、漏极和栅极；所述gan hemt传感器器件的下部除栅极外全部设有钝化层，所述钝化层上使用金属将源极和漏极引出；所述栅极的下部设有抗体，所述源极和漏极的下部设有绝缘层一；所述ewod芯片组件包括驱动电极一，所述驱动电极一位于钝化层的下部；所诉绝缘层一和驱动电极一的下部设有疏水层一；所述基板二包括基底二，所述基底二的上部设有多个驱动电极二，所述驱动电极二外部设有绝缘层二，所述绝缘层二的上部设有疏水层二。
7.进一步，所述基底一的材质为蓝宝石、硅或碳化硅。
8.进一步，所述基底二的材质为透明玻璃。
9.进一步，所述驱动电极一与驱动电极二的材质为透光金属。
10.进一步，所述透光金属为ito。
11.进一步，多个所述驱动电极二之间是相互独立的。
12.进一步，所述algan层上使用欧姆接触金属作为源极和漏极。
13.本发明与现有的技术相比的优点在于：1、本装置使用ewod芯片作为试剂操控的载体，当携带抗原的液滴放入装置后，可以通过电极的通断来分配出指定体积量的液滴用于检测，并且通过调整电极的尺寸可实现微升甚至纳升级别的液滴操控。因此，该装置能够精准控制试剂量，减少试剂的消耗。
14.2、本装置以gan基生物传感器为基础，设置试剂液滴的检测区域，检测区域内固定有检测抗原的抗体，当携带抗原的液滴通过ewod芯片驱动至试剂液滴检测区域，液滴中的抗原会与传感器上的抗体结合，结合后可通过装置的源漏两极进行检测，检测完成后可驱动液滴离开检测区域，以进行下一步实验操作。该装置可以驱动液滴按照指定路径运动，同时还可以对于液滴进行分离和合并等操作，因此其具有很大的灵活性。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的俯视图；图3为本发明ewod芯片驱动液滴的示意图；图中：1、基底一；2、gan层；3、algan层；4、二维电子气（2deg）5、源极；6、漏极；7、栅极；8、抗体；9、钝化层；10、绝缘层一；11、驱动电极一；12、疏水层一；13、基底二；14、驱动电极二；15、绝缘层二；16、疏水层二。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例
17.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于gan hemt传感器的数字微流控生物检测装置，包括基板一，所述基板一的下部设有基板二；所述基板一包括gan hemt传感器器件和ewod芯片组件，gan的材料具有无毒性，更高的化学和热稳定性、更高的灵敏度，ewod芯片作为试剂操控的载体；gan hemt传感器器件由顶层到底层依次设有基底一1、gan层2和algan层3，所述gan层2与algan层3之间形成二维电子气4，所述algan层3的下部设有源极5、漏极6和栅极7；gan hemt传感器器件的下部除栅极7外全部设有钝化层9，钝化层9上使用金属将源极5和漏极6引出，源极5和漏极6用于检测电流，钝化层可以提升hemt器件性能、保护器件；所述栅极7的下部设有抗体8，所述源极5和漏极6的下部设有绝缘层一10，栅极7和抗体8结合作为检测区域，试剂液滴在此区域进行检测；ewod芯片组件包括驱动电极一11，所述驱动电极一11位于钝化层9的下部，驱动电极一11用于驱动试剂液滴；绝缘层一10和驱动电极一11的下部设有疏水层一12，疏水层一12可以使液滴有更大的接触角，有利于试剂液滴的驱动；基板二包括基底二13，基底二13的上部设有多个驱动电极二14，驱动电极二14外
部设有绝缘层二15，所述绝缘层二15的上部设有疏水层二16，绝缘层二15用以积聚电荷，改变液滴的接触角，疏水层二16可以使液滴有更大的接触角，有利于液滴的驱动。
18.如图1所示，基底一1的材质为蓝宝石或碳化硅。
19.如图1所示，基底二13的材质为透明玻璃，采用透明玻璃衬底，在驱动电极驱动试剂液滴运动时，便于对试剂液滴的运动进行观察。
20.如图1所示，所述algan层3上使用欧姆接触金属作为源极5和漏极6。
21.如图1所示，驱动电极一11与驱动电极二14的材质为透光金属，使用透明的材质在试剂液滴运动时便于对其进行观察。
22.如图1所示，所述透光金属为ito。
23.如图1所示，所述栅极7使用特殊工艺制作，将栅极7与抗体8结合，所述特殊工艺因其检测的生物抗体不同，其制作方法也不同，本专利介绍一种已被报道过的用于检测前列腺特异性抗原psa的gan hemt栅极制作方法，其将psa的抗体通过与固定的巯基乙酸形成羧酸琥珀酰亚胺酯键而锚定在门区，实验证明当抗原与栅极上的抗体结合时二维电子气（2deg）会有变化。
24.如图3所示，ewod芯片作为试剂操控的载体，是通过在电极上施加电压来改变液滴的接触角从而驱动液滴，具体来说，当在一侧电极上施加电压时，液滴的接触角会发生改变，而另一侧由于无电压，液滴接触角无变化，由于液滴两侧的接触角不同从而在其内部产生压力差从而驱动液滴运动。
25.在具体的使用中：一种基于gan hemt传感器的数字微流控生物检测装置，其将抗体8制作在gan hemt生物传感器上，整个装置包括两个电路，一路两端分别连接ewod芯片上的液滴驱动电极二14和基板一1上的驱动电极一11，用于液滴驱动。一路两端分别连接gan hemt生物传感器上的源极5和漏极6，用于生物检测。使用时，将携带待测抗原的液滴放入装置中，通过驱动液滴使携带待测抗原的液滴经过gan hemt生物传感器，液滴中的抗原会与传感器上的抗体8结合，结合后会引起势阱中二维电子气4浓度的改变, 而二维电子气4浓度的改变会导致晶体管的源极5和漏极6之间电流的变化, 因此可通过电流的变化来检测引入待测抗原的浓度变化。
26.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。