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研究生:劉紋杏
研究生(外文):Wen-Hsing Liu
論文名稱:無須標定化之即時電訊號生物感測器
論文名稱(外文):Label-free and real-time electrical biosensor
指導教授:洪勝富
指導教授(外文):Sheng-Fu Horng
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:49
中文關鍵詞:生物感測器多孔姓官能化探測分子待測物氧化物
外文關鍵詞:biosesorfunctionalizeporousbiotinavidinZnO
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生物體的生理機能,維持在某一個特定的環境濃度範圍內,能自動調節生理作用,並且接受環境刺激,產生適當的反應,以維持生存。利用螢光顯微鏡感測技術於生物體中檢測活性分子,但這個檢測方法的缺點是價格昂貴、技術困難、非即時性檢測,以及不能大範圍檢測。
本論文實驗目的是希望能朝著與單一或者陣列元件般擁有一樣的功能,在固態的半導體元件上可以即時性的轉換化學訊號,並且具有高解析力、長時間的檢測、高靈敏度的判讀,也可以檢測中性和帶電分子。本實驗結構概念為建立在多孔性的官能化結構並使用探測分子有選擇性的辨識特定待測物分析物質,藉由Avidin與Biotin間的強親和力與快速的反應能力,可廣泛應用在確認不同生物樣本的功能。
本論文的研究一開始先在氧化物半導體表面官能化上一層探測分子(Biotin),並藉由實驗檢測待測物(Avidin)。由實驗結果可觀察到使用氧化鋅為主動層材料製作兩端元件,當加入待測物(Avdin)時電流訊號的改變,此現象證明我們可以在氧化物半導體表面上官能化並且檢測到待測物(Avdin)。然而當我們主動層材料換成二氧化鈦時,而無待測物的電流反應出現,猜測可能的原因是不同的導電率、不同的載子濃度,和材料特性差異所導致。半導體的生物感測器具備極佳的電流訊號反應,未來下個步驟將往在氧化物半導體上使用不同的探測分子來辨識不同的待測物,我們期待這將是生物醫學上重要的檢測研究。
摘要 I
Abstract II
致謝 IV
圖目錄 VIII
第一章 序論 1
1-1 前言 1
1-2 發展歷史 1
1-3 應用 2
1-4 研究動機與介紹 2
1-5 論文架構 3
第二章 實驗原理 4
2-1生物感測器 4
2-1-1原理 4
2-1-2生物感測器之種類 5
2-1-3生物感測器之優點 6
2-2金屬-半導體歐姆接觸 7
2-3金屬-半導體蕭特基接觸 9
2-4載子移動率 10
2-4-1晶格散射 10
2-4-2游離雜質散射 11
第三章� 實驗流程、材料介紹 12
3-1主動層材料特性介紹 12
3-1-1 TiO2薄膜 12
3-1-2 ZnO薄膜 12
3-2待測物介紹 13
3-2-1 Biotin 13
3-2-2 Avidin 14
3-3元件製造流程 14
3-3-1 ITO蝕刻 14
3-3-2 兩極元件的製作 16
3-3-2-1 ITO clean 16
3-3-2-2多孔性製作 16
3-3-2-3主動層(ZnO)薄膜成膜 17
3-3-2-4 Biotin的鍵結 17
3-3-2-5 Avidin 18
3-4元件量測 18
3-4-1電特性量測 18
第四章� 實驗設計與結果 19
4-1多孔性結構製作 19
4-1-1製作PS球基版 19
4-1-2製作PS球基版並加入主動層溶液 23
4-1-3製作多孔性主動層 25
4-2針對環境溶液PBS的穩定度測試實驗 29
4-2-1動機與元件結構介紹 29
4-2-2結果與討論 29
4-3 TiO2對於探測物反應 32
4-3-1元件結構 32
4-3-2結果與討論 32
4-4 ZnO主動層的探測物量測 36
4-4-1 主動層為ZnO,進行Biotin浸泡在不同pH值的PBS中 36
4-4-1-2結果與討論 36
4-4-2主動層為ZnO並比較有無Biotin之實驗測試 40
4-4-2-1結果與討論 40
第五章 結論 47
參考文獻 48
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