2-1 元件製作
本次實驗所選用的是 Silicon on insulator (SOI)(100)之晶片。而 SOI 晶片為 60 nm 的矽在 200 nm 二氧化矽絕緣層之上。奈米線部分是利用電子束微影 (E-beam lithography)來定義出寬 100 nm 長 20 μm 的奈米線。
2-1-1 矽奈米線場效電晶體元件製作
(1) .定義矽奈米線
利用電子束微影，將塗佈在 SOI 晶片上光阻定義出所需要線寬之奈米線和源 極(source)與汲極(drain)，顯影後留下做為阻擋層光阻。利用 TCP 蝕刻蝕刻出 矽奈米線和源極(source)與汲極(drain)。
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(6) .定義金屬接觸
利用電子束微影，定義出金屬接觸區域，利用 BOE 去除氧化層，後熱蒸鍍 鋁，再用電子束微影定義出金屬導線位置，後蝕刻鋁。
(7) .成長保護層
因為需要架設流道，所以利用 PECVD 成長 250 nm 非晶矽，保護金屬導線 避免與溶液接觸造成漏電。
(8) 蝕刻感測區域
利用電子束微影定義出感測區域，再浸泡 BOE 蝕刻非晶矽，使原本被非晶 矽包覆之奈米線裸露出來。
2-2 焦耳熱驗證
2-2-1 焦耳熱模擬之參數設定
本研究是利用 COMSOL 多重物理量偶合模擬軟體 4.2 版進行焦耳熱模擬 [23, 29]，依照預先設計完成 nanobelt 場效電晶體元件結構，首先將長 13 μm、寬 500 nm 、厚度 60 nm 之 nanobelt 場效電晶體元件結構輸入畫出結構圖；圖 2-2-1，
從軟體內建之材料庫中選取元件結構相對應材料並且輸入。
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圖 2-2-1、nanobelt 結構圖。
本模擬使用元件結構基材為二氧化矽，nanobelt 場效電晶體為不均勻參雜之 多晶矽，nanobelt 效電晶體分為二區域，低濃度參雜區之電阻率為 1.5E-3 此區域 也就是感測與放熱區域，與高濃度參雜區域之電阻率為 1.5E-4，分別再設定材料 特性時輸入預先量測好與溫度有關電阻率與溫度係數。如圖 2-2-2。
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圖 2-2-2、不同參雜區域之參數設定。
當材料參數完成設定後設定邊界條件，焦耳熱是利用 electric currents 模組與 heat transfer 模組偶合，在 electric currents 模組中定義一電壓輸入端；如圖 2-2-3，
與接地端；如圖 2-2-4，其餘表面皆為電絕緣層。
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圖 2-2-3、電壓輸入端邊界條件設定。
圖 2-2-4、接地端邊界條件設定。
Heat transfer 模組中，首先設定所有區域為固態熱傳，第二步焦耳熱的熱源 來自於 electric currents 模組中，所以也必頇選取所有區域定義為熱源為 electric currents。nanobelt 場效電晶體表面與空氣接觸所以將其表面邊界條件利用軟體內 建空氣垂直對流參數套入；如圖 2-2-5，其餘底層是與晶片連接所以邊界條件設 為室溫 298 K；如圖 2-2-6。
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圖 2-2-5、Nanobelt 場效電晶體表面之邊界條件。
圖 2-2-6、基材之邊界條件。
邊界條件設定完成後將所有區域覆蓋上網格，因為本次模擬所求解與時間 有關，所以需設定求暫態解並且設定求解時間區域與間隔，完成設定後就可以求 解並輸出 nanobelt 場效電晶體之熱分佈與電位分布。
2-2-2 選擇性沉積金薄膜與退火
本次實驗是利用與焦耳熱模擬中，感測區域電阻率相似之 nanobelt 場效電晶 體來進行驗證，觀察當施加電壓後是否能讓感測區域迅速升溫，並且溫度到達足
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夠去除 poly(methyl methacrylate)（PMMA）與將金薄膜退火成金奈米粒子。
(1) .初始清洗
將實驗頇用晶片，沉浸於丙酮中，並且超音波震盪 5 分鐘，結束後再用去離 子水沖洗之晶片潔淨。
(2) .塗佈光阻
將晶片以初速 500 rpm 10 秒、末速 6000 rpm 45 秒或是末速 8000 rpm 45 秒，
塗佈上 PMMA (3) 焦耳熱
施加一電壓，使感測區域溫度升高，去除覆蓋在感測區上之光阻。
(4) 沉積金薄膜
利用離子束濺鍍機，以 8 keV、6 mA，濺鍍 2 nm 金奈米薄膜 (5) Lift-off 製程
將濺鍍好金的晶片浸泡在丙酮中，沉積在 PMMA 上之金薄膜會因為 PMMA 被丙酮溶解，而一併被帶到丙酮溶液中，只有因焦耳熱被去除 PMMA 之區域 金薄膜可以直接與 nanobelt 場效電晶體接觸不會被溶到丙酮中。
(6) 焦耳熱
施加一電壓，使感測區域溫度升高，將金薄膜退火成金奈米粒子。圖 2-2-7。
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圖 2-2-7、實驗流程圖。
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2-3-2 表面修飾 biotin- streptavidin
(1) 表面修飾 APTES
將有接合螢光之 streptavidin 溶於 PBS 中，配成濃度 10 μg/ml 之 streptavidin