[发明专利]石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器及制备方法与应用

说明书

本发明属于电子核心技术及生物医学工程技术领域，涉及传感器的制造及分子生物信息检测，具体涉及石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器及制备方法与应用，包括导电玻璃，所述导电玻璃表面设置单层单晶石墨烯薄膜，单层单晶石墨烯膜薄开设石墨烯沟道，石墨烯沟道上设置碲化钨薄膜形成顶栅，并使石墨烯与碲化钨形成石墨烯/碲化钨异质结构。其制备方法为：在金属箔表面制备单层单晶石墨烯材料，将金属箔刻蚀去除获得单层单晶石墨烯薄膜，将单层单晶石墨烯薄膜转移至导电玻璃表面，将单层单晶石墨烯薄膜刻出石墨烯沟道，将碲化钨薄膜转至使碲化钨薄膜搭接在石墨烯沟道上。本发明能够实现对DNA生物分子的检测。

技术领域

本发明属于电子核心技术及生物医学工程技术领域，涉及传感器的制造及分子生物信息检测，具体涉及石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器及制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

据发明人研究了解，基于石墨烯的场效应生物传感器可以用于检测核酸、蛋白质、葡萄糖、细菌等生物分子，极少有关于检测DNA分子的报道。经过发明人研究发现，石墨烯沟道场效应晶体管无法分辨待测样品中是否含有DNA分子，因而将基于石墨烯的场效应生物传感器用于检测DNA分子存在难度。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器及制备方法与应用，本发明将二维石墨烯材料与WTe₂结合，能够增加场效应管作为生物传感器的灵敏度和稳定性，从而实现对DNA生物分子的检测。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器，包括导电玻璃，所述导电玻璃表面设置单层单晶石墨烯薄膜，单层单晶石墨烯膜薄开设石墨烯沟道，石墨烯沟道上设置碲化钨薄膜形成顶栅，并使石墨烯与碲化钨形成石墨烯/碲化钨异质结构。

另一方面，一种石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器的制备方法，在金属箔表面制备单层单晶石墨烯材料，将金属箔刻蚀去除获得单层单晶石墨烯薄膜，将单层单晶石墨烯薄膜转移至导电玻璃表面，将单层单晶石墨烯薄膜刻出石墨烯沟道，将碲化钨薄膜转至使碲化钨薄膜搭接在石墨烯沟道上。

第三方面，一种上述石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器在检测DNA分子中的应用。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器中石墨烯/WTe₂异质结结构能够使形成的场效应晶体管具有极高的物理吸附能力和灵敏的电学信号检测能力，从而能够实现对DNA等生物分子的高灵敏检测。

2.本发明制备的单层单晶石墨烯材料具有厚度均匀、极高的结晶质量的优势，从而能够保证形成的基于场效应晶体管的生物传感器的性能。

3.本发明直接在单层单晶石墨烯薄膜上划出沟道，避免了对石墨烯表面引入新的杂质，确保其原有性能。

4.本发明的制备方法简单可控，成本低廉，应用价值高。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1制备的薄层碲化钨的EDS图；

图2为本发明实施例1制备的石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器的制备工艺流程图；

图3为本发明实施例1制备的石墨烯/碲化钨异质结构的生物传感器中石墨烯/碲化钨异质结构的扫描电镜(SEM)图；