论文部分内容阅读
氧化锌(ZnO)具有独特的电学，光学和压电性能，ZnO已经被应用于许多新型的电子器件和光电子器件中。具有纤锌矿结构的ZnO同时具有压电和半导体性能，这两种性质的耦合使得其有独特的优势和新颖的应用。王中林教授利用在ZnO纳米线内部产生的压电势调节和控制纳米线中载流子的传输性质，在这些研究的基础上开创了压电电子学这一全新的研究领域，为基于ZnO纳米材料的微纳器件拓展出了许多创新的设计和新型的应用。 本文以压电电子学器件的制备为基础，探究了这种器件在生物检测领域的应用，构筑了一种新型的DNA传感器。这种传感器是一种无标记，具有原位选择性并且高灵敏的传感器。在探究其检测的灵敏度的同时还测试了其对目标DNA分子的选择性检测，为DNA分子的检测提供了一种新颖且简单的方法。 本文用一种气-液-固和气-固结合的方法合成了高质量的ZnO纳米线，ZnO纳米线兼具半导体性能和压电性能，这为压电电子学器件的制备提供了核心的材料。通过ssDNA分子修饰ZnO纳米线的表面，使其可以选择性的检测目标DNA分子，并且采用羧基荧光素标记的ssDNA分子对其是否被成功固定到ZnO纳米线表面进行了验证，结果表明ssDNA分子被成功固定到ZnO纳米线表面。在此基础上，本文提出一种新型的检测DNA分子的方法，并且这种方法具有无标记，高灵敏度并且具有原位选择性等优点，并且压电效应显著地增强了DNA传感器的检测性能。这种DNA传感器制备简单，且制备成本相对较低，因此在DNA检测领域有着很大的应用潜力及价值。本文用能带理论模型对DNA传感器的检测机理及压电效应对其检测性能的增强机理做出解释。阐释了带负电的目标cDNA分子及应变对肖特基势垒高度的影响，进而影响传感器的电流输出的大小及其检测性能。