基于二维材料的DNA检测器件制造及应用研究
[Abstract]:As the leader of the third generation gene sequencing technology, nano-pore DNA detection technology has the advantages of no marker, no amplification, large throughput and so on. It is the most promising method to realize low cost and fast sequencing. Nano-pore materials used in nano-pore DNA detection technology include solid-state nano-pore and biological nano-pore. With the development of semiconductor processing technology, solid-state nano-pore is gradually emerging in nano-pore DNA detection technology. After the two-dimensional materials were discovered and successfully prepared in the laboratory, how to combine the excellent properties of two-dimensional materials with nano-pore DNA detection has become a research hotspot in this field. In this paper, graphene and MoS2 (molybdenum disulfide) in two-dimensional materials are selected as nano-porous materials to prepare nano-porous devices, and DNA detection is carried out. For graphene materials, the preparation methods of redox, pyrolysis and epitaxy of silicon carbide, mechanical stripping and chemical vapor deposition were compared. Finally, graphene was prepared by chemical vapor deposition method for DNA detection of nano-pore. Under the experimental conditions of copper foil and methane as carbon source, a high quality and large area graphene monolayer was successfully prepared and transferred to the Si3N4/Si substrate for DNA detection. Based on the transferred graphene, the nano-porous devices were fabricated by focused ion beam system for DNA detection. The experimental results show that plasma treatment of graphene nanoparticles can significantly improve the hydrophilicity of nano-pores, increase the effective diameter of nano-pores and reduce the noise of DNA test. The detection of single-stranded DNA and the distinction between single-stranded DNA and double-stranded DNA can be realized by using graphene nano-pore. Aiming at MoS2 materials, a high precision and controllable transfer method which can be applied to most mechanical stripping two-dimensional materials is developed in this paper, which can only be prepared by mechanical stripping method. The transfer of mechanical stripping of MoS2 to S13N4/Si substrate and the preparation of graphene / MoS2 heterostructure have been successfully realized without destroying the two-dimensional material and the target substrate. The feasibility and adaptability of this method have been proved. On the basis of successful transfer experiment, the feasibility of combining field effect transistor based on MoS2 with nano-hole DNA detection device is studied in this paper. A set of process scheme is designed to realize the fabrication of this kind of composite device, and the experimental design is carried out. The blocking current signal of this type of device is detected during the DNA perforation experiment. The experimental results show that the type of device has the characteristics of high signal-to-noise ratio (SNR) and high stability.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:Q78;TB383.1
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,本文编号:2302581
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