专利名称：化学传感器的制作方法
技术领域：
本发明与用于医疗、医药、生物工艺、生物电子学工艺等方面的化学传感器有关。已知一种以经过适当修正的LB(Lengmuir Blodgett)层及BLM(双分子层类脂薄膜)/1/为代表的化学传感器，这种化学传感器的缺陷在于由于LB层制备困难要在特定的条件下才能得到，而BLM为低阻的、并呈现波动的不稳定性，所以这种传感器只得到了有限的应用。
还存在一种基于经过改进的、用作固态FET(场效应管)的电极的化学传感器。它包括由沟道区分开且表面沉积有绝缘层的源区及漏区，通到源区和漏区的电极是金属棒。在绝缘层表面涂有一层包含诸如离子敏感合成物，或不动性酵素之类的合适的敏感元件的固态聚合物层。在固态聚合物层上涂覆有带参考电极/2/的极化电解质。
这种化学传感器的缺陷在于其灵敏度低、反应速度不够快、不稳定和参数控制困难，因而使其应用受到局限。
本发明的目的在于，提供一种应用领域广泛、灵敏度提高、带机械阻力、对可及时控制的、稳定而精确定义的工作参数快速反应的化学传感器。
为达到上述目的，本发明提出了一种化学传感器，这种传感器有一个固态半导体基底，在基底上形成由沟道隔开的、表面涂有绝缘层的源区及漏区。而源区及漏区的电极是金属棒，且在绝缘层上涂覆了带参考电极的极化电解质。这种化学传感器为一种混合型可控制GBLM结构，即在沟道区上的绝缘层表面形成一种形状象容积储集层(volumetric reserveir)的液态薄膜及其上涂覆有极化电解质的双分子层。还可采用其它实施例，在该实施例中测量容器及双分子层以接触方式形成在沟道区上。
本化学传感器的优点在于灵敏度提高、带机械阻力、具有对可及时控制的稳定而精确定义的工作参数可快速反应，从而其应用范围很广。
下面通过对由附图所示的，例如抗干扰传感器这样的化学传感器实例来对本发明作更详细的说明。
其中，
图1表示记录信号电位时，该化学传感器的剖面简图;
图2表示记录信号电流时，液态薄膜及沟道区之间接触面的剖面简图。
图3是双分子层中分子排列的简图。
在图1所示的化学传感器中，固态半导体基底1上形成有由沟道区4分开的源区2及漏区3。在它们之上形成有绝缘层5，而源区2及漏区3的电接触及电极是金属棒6。在信号的电位测定记录过程中，带有参考电极8的极化电解质7被放置在绝缘层5之上。它实现了一种混合型可控制结构GBLM，即在沟道区4上部的绝缘层5之上形成一种形状如容积储集层9的液态薄膜及其上放置极化电解质7的双分子层10。也可以象图2所示那样使容积储集层与双分子层在沟道区4上形成接触。
如图3所示，液态薄膜由排列后的亲水亲油分子11、疏水溶剂12及调节剂13组成。这时，使用抗体(antibody)作为调节剂，它们的受纳体组合位于薄膜与电解质7相接的外侧，以这种方式结合进双分子液态薄膜。双分子层10的一面与绝缘层5(图1)或沟道区4(图2)接触，其另一面与极化电解质7接触，而双分子层10的边缘则与液态薄膜形成的容积储集层9衔接。
化学传感器以如下方法工作两层定向的亲水亲油分子11中均与疏水链相互吸附，而疏水头与固态绝缘层5(图1)或沟道区4(图2)互相吸附并与极化电解质7相互吸附。双分子层10由于其与固相物体间的巨大粘附力的存在是稳定的，而其中亲水亲油分子的取向则受到极化及疏水反应的影响。双分子层10与容积储集层9相互保持平衡。把抗原加到双分子层10的相间界面上的电解质7中，该抗原对于结合进双分子层10的抗体13是专用的，极化电解质7将产生改变该表面电位的抗原与抗体13的内聚。在记录信号的电流时，对双分子层10的电气参数，如界面电位、层10的电容或通过其内部的电流进行了测量。界面电位可以通过光化学反应、氧化还原反应及酵素反应来调整，也可在所记录的物质与双分子层10的调节剂13进行反应的过程中，通过与专用受纳体的配位聚合来调整。在工作过程中，通过改变参考电极8相对于固态基底1的电位来控制该结构的参数。
双分子层10和电解质7的界面处电位的变化将引起通沟道区4导电性能的变化，并引起固态半导体基底1的源区2及漏区3之间流过的电流的变化。这时，基底可以当作用于对有用信号进行电位统计或电流测定记录的集成电路的一部分，用来存贮和/或处理该记录信号。在这方面，混合型可控制GBLM结构则是记录、存贮及处理信息的电路中的一个功能原件。
使用不同的调节制，可以记录不同物质的特性，使得所推荐的化学传感器成为一种通用的传感元件。这种传感器的其它优点是其在记录不同物质时的高鉴别能力及在记录微量元素时的高灵敏度。
权利要求
1.一种化学传感器，它包括一个固态半导体基底，在该基底中形成有由沟道区分开且其上沉积有一层绝缘层的源区及漏区。源区及漏区的电极是金属棒。而在绝缘层之上放置有带参考电极的极化电解质。其特征在于所述化学传感器具有一种混合型可控GBLM结构，即在沟道区4上部的绝缘层5之上形成有一种形状如容积储集层9的液态薄膜且其上加有极化电解质7的双分子层。
2.如权利要求1所述的化学传感器，其特征在于容积储集层9及双分子层10是以接触方式在沟道区4上形成的。
全文摘要
本化学传感器包括一个固态半导体基底。在该基底中形成有其上涂有绝缘层且由沟道区分开的源区及漏区。源区及漏区的电极为金属棒。带参考电极的极化电解质被放置在绝缘层之上。它表现为混合可控制GBLM结构。即在沟道区上部的绝缘层之上形成有形状如同容积储集层的液态薄膜。及其上放置极化电解质的双分子层。容积储集层及分子层也可以接触方式在沟道区上形成。
文档编号G01D5/00GK1055601SQ9010198
公开日1991年10月23日 申请日期1990年4月10日 优先权日1990年4月10日
发明者瓦列里·科斯塔迪塔夫·科谢夫, 斯托亚恩·科斯托夫·奥夫查罗夫, 白林·白里诺夫·白里诺夫, 利乌勃米尔·斯托亚诺夫·杜恩谢夫, 卡门·凡特兹斯拉沃夫·弗利奥夫 申请人:微电子研究所