利用 2-1-1 節製備出兩種電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件，第一種如圖 3-5-1，nanobelt 寬約 500 nm，五根 nanobelt 並聯成一組，nanobelt 中間為 2 μm 的低濃度離子參雜區，第二種如圖 3-5-2，單根 nanobelt 元件寬約 500 nm，中間 為2 μm 的低濃度離子參雜區。圖 3-5-3，電阻式 nanobelt 矽奈米元件為多晶矽結 構，厚度約為 60 nm，上有一層約 4 nm SiO2包覆，在最外圍有 15 nm Si3N4的保 護層。
圖 3-5-1、(a) 電阻式 nanobelt 矽奈米元件之光學顯微鏡俯視圖 (b) nanobelt 之掃 描式電子顯微鏡圖。
圖 3-5-2、(a) 單根電阻式 nanobelt 矽奈米元件之光學顯微鏡俯視圖 (b) 單根 nanobelt 矽奈米元件之掃描式電子顯微鏡圖。
56 後，利用側向力顯微鏡(Lateral Force Microscopy， LFM) 掃描，LFM 掃描可同 時將基材的表面形貌和材料特性顯現出來，掃描過程 cantilever 擺動方向分為垂
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顏色較深處磨擦力較小；圖 3-5-4(a)，而摩擦力差異導致探針偏移量 31.64 mV，
為對應摩擦力大小的相對指標；圖 3-5-4(b)。若為修飾 MPEG-Sil 於單根電阻式 nanobelt 矽奈米元件一樣施加 60 V， 5 μs 的短脈衝電壓，在 nanobelt 中間低參 雜區仍有較明顯訊號，發現其訊號較元件上修飾 OTS 小很多，推測原因為 MPEG-Sil 較親水，故材料特性差異不大，導致 LFM 訊號變化較小；圖 3-5-5(a)，
摩擦力差異導致探針偏移量 3.609 mV；圖 3-5-5(b)。由 LFM 驗證結果可知當在 汲極施加電壓時，大部分壓降都會落在中間感測區域，選擇性移除自組裝單分子 層區域即為元件低參雜區，與模擬結果圖中觀察得知電阻式 nanobelt 矽奈米元件 表面溫度最高位置相同，可相互印證之下增加實驗與模擬的可信度。
圖 3-5-4、選擇性移除 OTS 側向力顯微鏡圖 (a) LFM 掃描圖 (b) 探針偏移量。
圖 3-5-5、選擇性移除 MPEG-sil 側向力顯微鏡圖 (a) LFM 掃描圖 (b) 探針偏移 量。
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確定有將自組裝單分子層 MPEG-Sil 修飾於電阻式 nanobelt 矽奈米元件後；
圖 3-5-6(b)，便施加 30 V、40 V、50 V、60 V，時間為 5 μs 的短脈衝電壓施加在 電阻式 nanobelt 矽奈米元件上；圖 3-5-6(c)，而後利用 2-4-1 節方式修飾 APTES；
圖 3-5-6(d)，修飾 NHS-biotin 時只有 APTES 末端 NH2會與 NHS-biotin 發生一級 氨反應，形成共價鍵；圖 3-5-6(e)，最後沉積帶有螢光之 streptavidin，會與 biotin 產生專一性鍵結，所以有修飾上 biotin 區域會與大量帶有螢光之 streptavidin 產生 專一性鍵結；圖 3-5-6 (f)。在電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件高參雜區有著自組 裝單分子層 MPEG-sil 保護可以減少 streptavidin 非專一性吸附，只需用去離子水 沖洗即可，有效地將 streptavidin 集中於感測區，更可進一步運用至微流道系統。
圖 3-5-6、利用焦耳熱選擇性修飾 biotin-streptavidin 流程圖 (a) 電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件 (b) 修飾 MPEG-sil (c) 焦耳熱去除覆蓋在感測區上的 MPEG-Sil
(d) 修飾 APTES (e) 修飾 biotin (f) 修飾 streptavidin。
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對於自組裝單分子層OTS而言，一樣將其修飾於電阻式nanobelt矽奈米元件 後，便施加40 V、50 V、60 V、70 V，時間為5 μs的短脈衝電壓施加在電阻式nanobelt 矽奈米元件上，而後利用先前方式修飾APTES、NHS-biotin，最後沉積帶有螢光 之streptavidin，期望可將streptavidin集中於元件感測區。
圖 3-5-7、利用焦耳熱選擇性修飾 biotin-streptavidin 流程圖 (a) 電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件 (b) 修飾 OTS (c) 焦耳熱去除覆蓋在感測區上的 OTS (d) 修飾
APTES (e) 修飾 biotin (f) 修飾 streptavidin。
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圖 3-5-8、單根電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件選擇性修飾 streptavidin 螢光圖(a) 30 V， 5 μs (b) 40 V， 5 μs (c) 50 V， 5 μs (d) 60 V， 5 μs。
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圖 3-5-9、五根並聯電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件選擇性修飾 streptavidin 螢光 圖 (a) 30 V， 5 μs (b) 40 V， 5 μs (c) 50 V， 5 μs (d) 60 V， 5 μs。
圖 3-5-10、低參雜區長度 4 µm 電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件選擇性修飾 streptavidin 螢光圖 (a) 未焦耳熱 (b) 60V， 5μs (c) 未焦耳熱 (d) 60 V， 5 μs。
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除 了 MPEG-sil ， OTS 也 可 藉 由 施 加 焦 耳 熱 效 應 選 擇 性 修 飾 biotin-streptavidin，元件使用單根電阻式 nanobelt 矽奈米元件以及並聯五根電阻 式 nanobelt 矽奈米元件，感測區長 2 μm 以及 4 μm，當選擇性修飾上 biotin 後沉 積帶有螢光之 streptavidin，在螢光顯微鏡下觀察。單根電阻式 nanobelt 矽奈米元 件只有中間 nanobelt 導通，所以 nanobelt 中間綠色螢光區域即為施加焦耳熱效應 燒除覆蓋在元件上的 OTS 選擇性修飾 biotin-streptavidin 結果；圖 3-5-11。單根 電阻式 nanobelt 矽奈米元件感測區長 4 μm 一樣可以觀察到綠色螢光；圖 3-5-13。
圖 3-5-11、單根電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件選擇性修飾 streptavidin 螢光圖(a) 40 V， 5 μs (b) 50 V， 5 μs (c) 60V， 5 μs (d) 70 V， 5 μs。
對於並聯五根電阻式nanobelt矽奈米元件而言，螢光區域則在五條nanobelt 的中間低參雜區域，且隨著施加功率增加，螢光也有逐步增大趨勢；圖3-5-12，
在中間通道為4 μm的電阻式nanobelt矽奈米元件元件一樣可以觀察到選擇性修飾 結果；圖3-5-13。經由上述的實驗結果可得知OTS和MPEG-sil均可作為單分子阻 擋層而有效地做選擇性修飾，對於分子級電子元件有相當大地應用。
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圖 3-5-12、五根並聯電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件選擇性修飾 streptavidin 螢光 圖 (a) 40 V， 5 μs (b) 50 V， 5 μs (c) 60 V， 5 μs (d) 70 V， 5 μs。
圖 3-5-13、低參雜區長度 4 µm 電阻式 nanobelt 矽奈米元件元件選擇性修飾 streptavidin 螢光圖 (a) 未焦耳熱 (b) 60 V， 5 μs (c) 未焦耳熱 (d) 70 V， 5
μs。
64 帶有螢光之streptavidin是否修飾在元件低參雜感測區域。圖3-5-14 (a) 為施加5 V， 1 ms由LFM結果發現並沒有MPEG-sil被選擇性剝除；圖3-5-14 (b) 為施加10 3-5-14 (f) 為施加10 V， 10 s後選擇性修飾biotin-streptavidin，由螢光顯微鏡觀察 仍然並沒有強度較高螢光訊號；圖3-5-14 (g) 為施加15 V， 1 ms後選擇性沉積 biotin-streptavidin，由螢光顯微鏡可觀察到強烈螢光訊號，且螢光訊號位置和LFM 顯示施加焦耳熱效應去除MPEG-sil位置相同；圖3-5-14 (h) 為施加20 V， 1 ms 後選擇性修飾biotin-streptavidin，由螢光顯微鏡觀察螢光訊號強度較15 V， 1 ms 大，且螢光產生位置和LFM顯示位置相同，由上述LFM和螢光結果可得之施加 焦耳熱效應的確可以將單分子層燒除，且後續選擇性修飾的確可集中於被燒除區 域，未施加焦耳熱燒除區域則無法看見明顯的LFM影像和螢光訊號，因此我們可 以確認上述的修飾條件可應用於後續的生醫感測。
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圖 3-5-14、不同焦耳熱功率側向力顯微鏡(LFM)和螢光圖 (a)(e) 5 V， 1 min (b)(f) 10 V， 10 s (c)(g) 15 V， 1 ms (d)(h) 20 V， 1 ms。