CN101762685A - 一种生物传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型光子晶体生物传感器及其制备方法，通过在玻璃衬底上依次规则排列聚苯乙烯小球、缓冲层Pt、铁磁层[Co/Pt]_n、保护层Pt，即可制得本发明所述的生物传感器，本发明的生物传感器可以用来检测生物细胞的病变与否。

Description

一种生物传感器及其制备方法

技术领域

本发明属磁性光子晶体技术领域，具体涉及一种生物传感器及其制备方法。

背景技术

光子晶体，即光子禁带材料，从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波---当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件，达到控制光子运动的目的。光子晶体(又称光子禁带材料)的出现，使人们操纵和控制光子的梦想成为可能。

光子晶体是指具有光子带隙(Photonic Band-Gap，简称为PBG)特性的人造周期性电介质结构，有时也称为PBG结构。所谓的光子带隙是指某一频率范围的波不能在此周期性结构中传播，即这种结构本身存在“禁带”。这一概念最初是在光学领域提出的，现在它的研究范围已扩展到微波与声波波段。由于这种结构的周期尺寸与“禁带”的中心频率对应的波可比拟，所以这种结构在微波波段比在光波波段更容易实现。微波波段的带隙常称为电磁带隙(ElectromagneticBand-Gap，简称为EBG)，光子晶体的引入为微波领域提供了新的研究方向。光子晶体完全依靠自身结构就可实现带阻滤波，且结构比较简单，在微波电路、微波天线等方面均具有广阔的应用前景。国外在这一方面的研究已经取得了很多成果，而国内的研究才刚刚起步，所以从事光子晶体的研究具有重要的意义。

迄今为止，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出，包括无阈值的激光器，无损耗的反射镜和弯曲光路，高品质因子的光学微腔，低驱动能量的非线性开关和放大器，波长分辨率极高而体积极小的超棱镜，具有色散补偿作用的光子晶体光纤，以及提高效率的发光二极管等。光子晶体的出现使信息处理技术的″全光子化″和光子技术的微型化与集成化成为可能，它可能在未来导致信息技术的一次革命，其影响可能与当年半导体技术相提并论。光子晶体近期在国际上的应用进一步深化，具体表现在：

1.与纳米技术相结合，用于制造微米级的激光，硅基激光；

2.与量子点结合，使得原子和光子的相互作用影响材料的性质，从而达到减小光速、减小吸收等作用。

发明内容

本发明的目的在于利用光子晶体技术，提供一种可以检测生物细胞是否病变的新型光子晶体生物传感器。

本发明的目的通过下述方法和步骤实现：

首先清洗好玻璃衬底，保证足够的清洁度，在大气环境中，保持温度为摄氏20-30度，在玻璃衬底上用液面提拉法规则排列直径为200-1500nm聚苯乙烯小球，即可制作成光子晶体基片。

把制作成功的光子晶体基片放进溅射腔内，抽真空。溅射腔的本底真空度降到10^-5Pa-10^-6Pa时，通氩气。

氩气压维持在0.2-0.5Pa，采用直流溅射方式在基片上制备缓冲层Pt，溅射速率为0.01-0.07nm/s。当缓冲层Pt的厚度达到5-50nm时，结束本制程，转入下一制程。

氩气压维持在0.2-0.5Pa，采用直流溅射方式制备磁性层[Co/Pt]_n，溅射速率为0.01-0.07nm/s。当磁性层[Co/Pt]_n的厚度达到1-50nm时，结束本制程，转入下一制程。

氩气压维持在0.2-0.5Pa，采用直流溅射方式制备保护层Pt，溅射速率为0.01-0.07nm/s。当保护层Pt的厚度达到5-50nm时，结束全部制程。

待样品温度降至室温，开腔取样并测量。

通过以上步骤，即制得本发明所述的光子晶体生物传感器。

本发明所提供的光子晶体生物传感器，可用于检测生物细胞，并可以检测生物细胞是否病变。

附图说明

图1是glass/PS(400，500，600nm)/Pt/[Co/Pt]₃/Pt，与glass/Pt//[Co/Pt]₃/Pt磁光科尔角对比。

图2是glass/PS(400，500，600nm)/Pt/[Co/Pt]₃/Pt，与glass/Pt//[Co/Pt]₃/Pt磁光椭偏率对比。

图3是glass/PS(400，500，600nm)/Pt/[Co/Pt]₃/Pt光谱反射率对比。

图4是glass/PS(400，500，600nm)/Pt/[Co/Pt]₃/Pt拟和光谱反射率对比。

具体实施方案

以下结合具体的实施例，对本发明做进一步的阐述。实施例仅用于对本发明做说明而不是对本发明的限制。

实施例1：

首先清洗好玻璃衬底，保证足够的清洁度，在大气环境中，保持温度为摄氏20度，在玻璃衬底上用液面提拉法规则排列直径为200nm聚苯乙烯小球，即可制作成光子晶体基片。把制作成功的光子晶体基片放进溅射腔内，抽真空。溅射腔的本底真空度降到10^-5Pa时，通氩气。氩气压维持在0.2Pa，采用直流溅射方式在基片上制备缓冲层Pt，溅射速率为0.01nm/s。当缓冲层Pt的厚度达到5nm时，氩气压维持在0.2Pa，采用直流溅射方式制备磁性层[Co/Pt]_n，溅射速率为0.01nm/s。当磁性层[Co/Pt]_n的厚度达到1nm时，氩气压维持在0.2Pa，采用直流溅射方式制备保护层Pt，溅射速率为0.01nm/s。当保护层Pt的厚度达到5nm时，结束全部制程。待样品温度降至室温，开腔取样并测量，即制得本发明所述的光子晶体生物传感器。

实施例2：

首先清洗好玻璃衬底，保证足够的清洁度，在大气环境中，保持温度为摄氏30度，在玻璃衬底上用液面提拉法规则排列直径为1500nm聚苯乙烯小球，即可制作成光子晶体基片。把制作成功的光子晶体基片放进溅射腔内，抽真空。溅射腔的本底真空度降到10^-6Pa时，通氩气。氩气压维持在0.5Pa，采用直流溅射方式在基片上制备缓冲层Pt，溅射速率为0.07nm/s。当缓冲层Pt的厚度达到50nm时，氩气压维持在0.5Pa，采用直流溅射方式制备磁性层[Co/Pt]_n，溅射速率为0.07nm/s。当磁性层[Co/Pt]_n的厚度达到50nm时，氩气压维持在0.5Pa，采用直流溅射方式制备保护层Pt，溅射速率为0.07nm/s。当保护层Pt的厚度达到50nm时，结束全部制程。待样品温度降至室温，开腔取样并测量，即制得本发明所述的光子晶体生物传感器。

实施例3：

首先清洗好玻璃衬底，保证足够的清洁度，在大气环境中，保持温度为摄氏25度，在玻璃衬底上用液面提拉法规则排列直径为800nm聚苯乙烯小球，即可制作成光子晶体基片。把制作成功的光子晶体基片放进溅射腔内，抽真空。溅射腔的本底真空度降到3×10^-5Pa时，通氩气。氩气压维持在0.35Pa，采用直流溅射方式在基片上制备缓冲层Pt，溅射速率为0.04nm/s。当缓冲层Pt的厚度达到30nm时，氩气压维持在0.35Pa，采用直流溅射方式制备磁性层[Co/Pt]_n，溅射速率为0.04nm/s。当磁性层[Co/Pt]_n的厚度达到30nm时，氩气压维持在0.35Pa，采用直流溅射方式制备保护层Pt，溅射速率为0.04nm/s。当保护层Pt的厚度达到30nm时，结束全部制程。待样品温度降至室温，开腔取样并测量，即制得本发明所述的光子晶体生物传感器。

Claims (11)

1.一种生物传感器，其特征在于在玻璃衬底上依次规则排列聚苯乙烯小球、缓冲层Pt、磁性层[Co/Pt]_n、保护层Pt。

2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于聚苯乙烯小球直径为200-1500nm。

3.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于缓冲层Pt的厚度为5-50nm。

4.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于磁性层[Co/Pt]_n的厚度为1-50nm。

5.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于保护层Pt的厚度为5-50nm。

6.一种新型生物传感器的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：

(1)首先在大气中，在玻璃衬底上用液面提拉法规则排列聚苯乙烯小球。

(2)在氩气保护下，采用直靶真空磁控溅射方法，溅射生长缓冲层Pt。

(3)然后，溅射生长磁性层[Co/Pt]_n。

(4)最后，溅射生长保护层Pt。

7.根据权利要求6所述的生物传感器的制备方法，其特征在于溅射腔的真空度为10^-5Pa-10^-6Pa。

8.根据权利要求6所述的生物传感器的制备方法，其特征在于规则排列聚苯乙烯小球时，大气环境温度为摄氏20-30度。

9.根据权利要求6所述的生物传感器的制备方法，其特征在于生长缓冲层Pt时，氩气压力为0.2-0.5Pa，溅射速率为0.01-0.07nm/s。

10.根据权利要求6所述的生物传感器的制备方法，其特征在于生长磁性层[Co/Pt]_n时，氩气压力为0.2-0.5Pa，溅射速率为0.01-0.07nm/s。

11.根据权利要求6所述的生物传感器的制备方法，其特征在于生长保护层Pt时，氩气压力为0.2-0.5Pa，溅射速率为0.01-0.07nm/s。

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