[发明专利]一种用于SPR生物传感器的Au/Bi2O3薄膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种SPR生物传感器，尤其涉及一种用于SPR生物传感器的Au/Bi₂O₃薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

自从上个世纪初，Wood在光学实验中发现表面等离子体(SPR)现象后，同世纪60年代Otto和Kretschmann等人开始研究关于表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)问题，经过半个多世纪的发展，现在已发展为可检测生物分子相互作用过程的SPR生物传感器。

要使光波和表面等离子体之间发生共振，必须满足两者波矢匹配的条件，通常表面等离子体的波矢要大于光波的波矢，所以需要利用光学耦合器件来满足波矢匹配条件。棱镜是SPR研究中应用最为广泛的光学耦合器件，它是由高折射率的非吸收性的光学材料构成，如K9玻璃、石英玻璃等，在其底部镀上一层一定厚度的高反射率的金属薄膜，目前常用的是金和银。作为敏感元件的金薄膜，使待测信息随波长的变化更为敏感，因而可以提高SPR生物传感器的灵敏度与分辨率，另一方面金具有稳定的化学性质，不易被氧化的性质提高了SPR生物传感器的稳定性，因此目前最为常见的是使用金薄膜。

申请号为200510124022.X，名称为“波导耦合表面等离子体共振生物传感器”的专利申请公开了一种波导耦合表面等离子体共振生物传感器，其包括一光栅层，一波导层，一等离子体共振层以及一配体层。其中，等离子体共振层为一金属薄膜层或金属粒子层，该金属薄膜或金属粒子层材料分别可选自于金、白金或银及其群组，厚度分别介于5nm～2μm之间。该发明虽然提升了SPR生物传感器的测量分辨率，但多层结构增加了制作工艺的复杂性。

申请号为200910235770.3，名称为“一种表面等离子共振耦合光学元件”的专利申请公开了一种表面等离子共振耦合光学元件，它包括一直角棱镜，所述直角棱镜上的一个侧面为矩形，且垂直于底面，与垂直的矩形侧面相对的侧面为斜面，该斜面与所述底面成一角度，所述直角棱镜上剩下的两个侧面相互平行；所述矩形侧面的外表面设置有传感膜和反射涂层之一，与此相对应，与所述矩形侧面相垂直的底面的外表面设置有反射涂层和传感膜之一；传感膜由可以激发SPR的金、银、铝等金属或其它材料制成，相当于现有技术中的金膜。

虽然金属金在此领域的应用较广泛，但是金薄膜与K9玻璃及石英玻璃的粘合力很低，在使用过程中会导致金属薄膜很容易损坏、脱落等，这大大降低了SPR生物传感器的稳定性及使用寿命。目前还没有开发出经济且有效的制备方法增加金膜与K9玻璃及石英玻璃的粘合力。

发明内容

为了克服SPR生物传感器中的光学耦合器件金属薄膜与高折射率衬底之间粘合力低的不足，本发明公开了一种用于SPR生物传感器的Au/Bi₂O₃薄膜的制备方法。

一种用于SPR生物传感器的Au/Bi₂O₃薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)在衬底上镀Bi₂O₃薄膜；

(2)热处理所述的Bi₂O₃薄膜；

(3)在热处理后的Bi₂O₃薄膜上镀一层Au薄膜，形成Au/Bi₂O₃薄膜；

(4)热处理所述的Au/Bi₂O₃薄膜。

所述衬底的材料为K9料或SiO₂，衬底形状没有严格限制，作为优选所述的衬底为K9料载玻片、K9料柱面镜或石英玻璃。

所述镀Bi₂O₃薄膜或Au薄膜的方法为热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、分子束外延或化学气相沉积。且镀Bi₂O₃薄膜和镀Au薄膜的方法可以不一致。

所述热处理的方法为红外线辐射、微波、等离子体、紫外线辐射或表面等离子体激光加热，在不产生相互影响的前提下，可以两种或多种热处理方法同时使用，且热处理Bi₂O₃薄膜和Au薄膜的方法可以不一致。