Growth and investigation of bio-sensor properties of Al:ZnO thin films

Abstract

Bu çalışmada, Saçtırma tekniği ile Si, cam ve kuartz alttaş üzerine büyütülen AZO (Al katkılı çinko oksit) ince filmlerin yapısal ve optik özellikleri araştırıldı. Si alttaş üzerine büyütülen AZO ince filmlerin yapısı, lüminesas özellikleri, yüzey morfolojisi ayrıntılı bir şekilde incelendi. Biriktirilen AZO filmlerinin direnç değerlerinin oldukça yüksek olması sebebiyle sensör uygulamalarında kullanılamadı. Biyosensör uygulamalarında kullanılmak üzere cam alttaş üzerine AZO ince filmler büyütüldü. Farklı Rf güçlerinde büyütülen AZO filmlerinin yapısal ve optiksel analizi gerçekleştirildi. Hazırlanan biyosensörün temelinde reaksiyon ürünü olarak hidrojen peroksit açığa çıktığı için, hidrojen peroksite (H2O2) karşı duyarlılık belirlendi. Cam üzerine biriktirilen yapının yüksek sıcaklık dayanımı iyi olmadığından ve altının daha iyi kaplanması amacıyla alttaş olarak kuartz kullanılarak ZnO/Au yapısı yeniden oluşturuldu. Ayrıca kaplamadaki kopmaları önlemek için Au ara-tabakasının kaplama sıcaklığı 200°C?den 500°C?ye yükseltildi. Hidrojen peroksite, glukoza ve kolesterole karşı duyarlılığı belirlendi. Oluşturulan filmin yapısal ve optik özellikleri XRD, PL ve AFM ile analiz edildi. Hazırlanan bu elektrotun H2O2? ye duyarlı olduğu bulundu. Glukoz ve Kolesterole karşı ayrı ayrı duyarlılık deneyleri yapıldı. Artan glukoz ve kolesterol derişimlerine karşı akımlarda da paralel olarak bir artış gözlendi. Glukoz ve Kolesterol çözeltilerinin ilavesiyle akımların artması glukozun ve kolesterolün enzimatik reaksiyon sonucu ürünlerinin elektrokimyasal olarak belirlenebileceği bulundu.In this study, Structural and optical properties of AZO (Al doped ZnO) thin films grown on Si, glass and quartz substrates by Rf magnetron sputtering were investigated. XRD, PL and AFM techniques were used for characterization of the samples. Structure, luminescence properties and surface morphology of AZO films deposited on Si substrate were examined in detail. AZO/Si thin films could not be used for sensor applications due to the relatively high values of resistance. AZO/Au thin films were deposited on the glass substrate to use in biosensor application. Structural and optical analysis of AZO/Au films deposited in different Rf powers were carried out. Hydrogen peroxide is the reaction product of biosensors. Therefore, the sensitivity to hydrogen peroxide (H2O2) was determined. High temperature resistance of the structure grown on glass was not so good. Then in order to better coating of gold, the quartz substrate using was used to deposite and to increase the growth quality of gold coating. ZnO\Au film was be rebuilt. In addition, mid-layer of Au coating temperature was increased from 200ºC to 500ºC for breakage of the coating and AZO layer thickness was increased to 100 nm. Sensitivity to hydrogen peroxide, glucose and cholesterol were determined. The structural and optical properties of the film was analyzed by XRD, PL and AFM. This ZnO/Au electrode was found to be sensitive to H2O2. Increased glucose and cholesterol concentrations increased in parallel to the observed currents. As a result of enzymatic reaction of glucose and cholesterol, the products can be found in the electrochemical