【技术实现步骤摘要】
本技术涉及基于微流控芯片的场效应晶体管，属于半导体。
技术介绍
1、基于场效应晶体管(field-effect transistor,fet)的生物检测传感器具有低成本、迅速反应、检测准确等优点。其原理是：场效应晶体管的电极由源极(source)、漏极(drain)和栅极(gate)三个电极组成，源极和漏级之间存在导电沟道材料，流经源极和漏级之间的电流则由加在栅极上的电场所调控。通过对导电沟道材料以特定的受体修饰，进行功能化改造，使其具有特异性捕获目标生物分子的功能。石墨烯有着优异的二维结构和光电特性，是优秀的导电沟道材料。石墨烯场效应晶体管(graphene field effecttransistor，简称g-fet)具有灵敏度高、易于集成、比表面积大等优点。有望实现低成本、可携带、低功耗、免标记、高灵敏度的生物标记物快速检测，适用于基层和现场检测。然而，目前的g-fet生物传感器结构复杂，制作工艺复杂，且光刻步骤繁琐费时，也容易损坏石墨烯的结构。大多数生物化学反应都是在离子溶液中进行，这对g-fet的封装要求较高。因此，成本高、工艺复杂和效率不稳定等缺陷严重制约了目前g-fet在生物标记物检测邻域的应用潜力。随着微纳加工技术的飞速发展，构建体系简单、成本低、制备时间短、精度高的新型生物传感器有了新的思路。
2、传统石墨烯场效应晶体管的结构复杂，需要经过至少两次光刻处理。层层套刻对工艺要求高，良率低，成本高，而且容易损坏石墨烯的结构，使得器件性能下降。此外，大多数的情况下，检测区域是静置区域，不利于反应进行，导致
3、现有技术中还存在基于微流控的石墨烯场效应晶体管。例如cn107051601a公开了一种基于石墨烯场效应管的核酸检测微流控芯片及制备方法。但是该器件仍有许多不足：1、该器件实际上还是利用了传统的微纳加工工艺，制作电极需要用到光刻技术，这样不仅会增加制备难度和成本，光刻技术还会对石墨烯造成损坏，在石墨烯表面残留化学试剂，影响器件性能。2、该器件在结构上未能做到完全封装，在流道中央还需要打孔用以插入ag/agcl电极丝作为栅极。同时因为pdms微流通道片直接盖在器件电极上，pdms和金电极的结合能力差，容易造成金电极损伤，以及衬底和微流通道片结合不牢固。另外，该器件没有夹具固定夹紧，会导致漏液现象发生。3、该器件用于检测dna时需要采用au纳米颗粒修饰石墨烯，将器件浸泡于化学试剂中，会对器件造成损坏。
4、综上，目前的基于石墨烯场效应晶体管的生物传感器主要存在以下缺点：1、基于石墨烯场效应晶体管的生物传感器大多都是在器件沟道表面放置一个微型反应区域，通过注射器完成溶液的更换。其主要存在两个缺点，第一是静置溶液不容易和石墨烯进行反应，生物分子不容易接在石墨烯上；第二是注射器不能完全吸走反应腔里的所有溶液，反应分子容易残留，造成浓度偏差，影响测试结果。2、基于石墨烯场效应晶体管的生物传感器一般具有多层结构，其制备过程需要至少两次光刻工艺，而光刻工艺不仅费时费力，且层层光刻需要套刻也十分复杂。每次进行生物检测需要重新进行光刻工艺。
5、因此，研发出一种新型的用于生物标记物检测的场效应晶体管，仍然是本领域亟待解决的问题之一。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种基于微流控芯片的场效应晶体管。本技术的基于微流控芯片的场效应晶体管具有模块化、简单化的优势，能够用来识别生物标记物，并且有着优良的灵敏度和特异性识别能力。
2、为了实现上述目的，本技术提供了一种基于微流控芯片的场效应晶体管，其包括：衬底、半导体材料层和微流控芯片；
3、所述衬底上设置有所述半导体材料层；所述微流控芯片覆盖在所述半导体材料层上；
4、所述微流控芯片上设置有一中央流道和若干对电极通道；
5、每对电极通道包括第一电极通道和第二电极通道，所述第一电极通道和所述第二电极通道分别设置在所述中央流道的两侧；所述第一电极通道和所述第二电极通道的端部各自分别设置有电线插口；所述第一电极通道和所述第二电极通道内均设置有低熔点金属层，以形成源极和漏极；
6、所述电极通道与所述半导体材料层接触，所述半导体材料层被所述电极通道覆盖的部分设置有低熔点金属层；
7、所述中央流道的一端为进液口、另一端为出液口；所述中央流道的进液口内插接有金属电极，所述金属电极作为栅极的导电电极；
8、所述中央流道与所述半导体材料层接触。
9、在上述的基于微流控芯片的场效应晶体管中，优选地，所述衬底包括具有绝缘层的硅片。
10、在上述的基于微流控芯片的场效应晶体管中，优选地，所述半导体材料层是由半导体材料形成的层。所述半导体材料可以包括石墨烯、黑磷、碳纳米管、二硫化钼或有机半导体材料等。更优选地，所述半导体材料为石墨烯。
11、在上述的基于微流控芯片的场效应晶体管中，优选地，所述微流控芯片的材料包括聚二甲基硅氧烷(pdms)。
12、在上述的基于微流控芯片的场效应晶体管中，优选地，所述第一电极通道和所述第二电极通道以所述中央流道为对称轴呈对称分布。
13、在上述的基于微流控芯片的场效应晶体管中，优选地，所述第一电极通道和所述第二电极通道的端部各自分别进一步设置有低熔点金属入口。
14、在上述的基于微流控芯片的场效应晶体管中，优选地，所述低熔点金属层是由低熔点金属形成的层。更优选地，所述低熔点金属为锡铟合金。
15、根据本技术的具体实施方式，优选地，上述基于微流控芯片的场效应晶体管进一步包括：若干电线，所述电线的一端分别设置于所述第一电极通道和所述第二电极通道的电线插口内，并且至少部分位于所述低熔点金属层之中。
16、在上述的基于微流控芯片的场效应晶体管中，优选地，所述半导体材料层与所述中央流道接触的区域覆盖有离子液体，且所述离子液体与所述金属电极接触；所述金属电极和所述离子液体形成离子液体栅极。
17、根据本技术的具体实施方式，优选地，上述基于微流控芯片的场效应晶体管进一步包括：夹具，所述夹具用于固定并夹紧所述衬底和所述微流控芯片。
18、本技术提供了一种基于微流控芯片的场效应晶体管。该基于微流控芯片的场效应晶体管的结构具有模块化、简单化的优势，减少了成本。并且，该场效应晶体管是一种完整封装的器件，能够隔绝器件和外界的水氧环境，同时有效隔离了离子液体栅极和源极漏极。此外，该基于微流控芯片的场效应晶体管减少了对半导体材料层的损伤。因此，该基于微流控芯片的场效应晶体管的电学性能优异，稳定性高，避免了使用条件对其的影响；同时该基于微流控芯片的场效应晶体管兼具微流控芯片的特点本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于微流控芯片的场效应晶体管，其包括：衬底、半导体材料层和微流控芯片；所述衬底上设置有所述半导体材料层；所述微流控芯片覆盖在所述半导体材料层上，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述衬底包括具有绝缘层的硅片。
3.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述半导体材料层是由半导体材料形成的层。
4.根据权利要求3所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述半导体材料包括石墨烯、黑磷、碳纳米管、二硫化钼或有机半导体材料。
5.根据权利要求4所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述半导体材料为石墨烯。
6.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述第一电极通道和所述第二电极通道以所述中央流道为对称轴呈对称分布。
7.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述第一电极通道和所述第二电极通道的端部各自分别进一步设置有低熔点金属入口。
8.根据权利要求1所述的基于微
9.根据权利要求8所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述低熔点金属为锡铟合金。
10.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述基于微流控芯片的场效应晶体管进一步包括：若干电线，所述电线的一端分别设置于所述第一电极通道和所述第二电极通道的电线插口内，并且至少部分位于所述低熔点金属层之中。
11.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述半导体材料层与所述中央流道接触的区域覆盖有离子液体，且所述离子液体与所述金属电极接触；所述金属电极和所述离子液体形成离子液体栅极。
12.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述基于微流控芯片的场效应晶体管进一步包括：夹具，所述夹具用于固定并夹紧所述衬底和所述微流控芯片。
...【技术特征摘要】
1.一种基于微流控芯片的场效应晶体管，其包括：衬底、半导体材料层和微流控芯片；所述衬底上设置有所述半导体材料层；所述微流控芯片覆盖在所述半导体材料层上，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述衬底包括具有绝缘层的硅片。
3.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述半导体材料层是由半导体材料形成的层。
4.根据权利要求3所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述半导体材料包括石墨烯、黑磷、碳纳米管、二硫化钼或有机半导体材料。
5.根据权利要求4所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述半导体材料为石墨烯。
6.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述第一电极通道和所述第二电极通道以所述中央流道为对称轴呈对称分布。
7.根据权利要求1所述的基于微流控芯片的场效应晶体管，其特征在于，所述第一电极通道和所述第二电极通道的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周文华，曾通华，舒伟良，张琼珶，喻学锋，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：
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