组成图示
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传感器类型
场效应晶体管(FET)生物传感器
检测对象
猪血清白蛋白（pig serum albumin, PSA）；样品基质：pH 8.0 缓冲液中的 PSA 溶液
检测原理
顶栅表面物理吸附抗猪血清白蛋白抗体（a-PSA），作为识别元件。pH 8.0 缓冲液中的猪血清白蛋白（PSA）等电点为 4.8，因此带负电荷，可与 a-PSA 按 1:1 发生 Langmuir 型吸附。PSA 结合后，其负电荷改变顶栅界面电场，调制 n 型碳纳米管（CNT）沟道的载流子浓度，使源漏电流下降。PSA 浓度越高，吸附量越大，漏电流变化 ΔI 越大并趋于饱和值 ΔIst。校准时以 θ=ΔI/ΔIst 归一化，利用 C/θ=C+1/⟨Keq⟩ 将不同 CNT 沟道器件的响应统一到同一 Langmuir 曲线，实现定量检测。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
三个结构相同的 n 型 NTFET 因 CNT 沟道不均匀而表现出明显差异：跨导 gm 分别为 34.4、164 和 62.0 nS，饱和漏电流变化 ΔIst 分别为 11.8、31.0 和 9.26 nA；在 1.0×10^4 nM PSA 下，器件 B 的 ΔI 约为器件 C 的 3.3 倍。校准后，三个器件的归一化响应与 Langmuir 校准曲线良好吻合，低浓度区也一致。1/Keq 在器件间变化较小，且 Keq 与表面等离子共振和红外吸收光谱结果一致。作者认为该方法无需精确控制 CNT 手性、位置、数量和方向，即可实现 NTFET 生物传感器的实用化定量检测。
传感器的构成
- 换能器沟道：碳纳米管（CNT）n 型 FET 沟道，传导源漏电流并响应栅极电荷变化。
- 栅极识别层：顶栅（top gate）电极，作为施加栅压和固定识别元件的界面。
- 识别元件：抗猪血清白蛋白抗体（anti-PSA, a-PSA），物理吸附于顶栅，特异性结合 PSA。
- 参比电极：Ag/AgCl 电极，向顶栅施加栅电压。
- 源漏电极：NTFET 源极与漏极，施加漏压并测量漏电流。
- 样品接触结构：硅橡胶壁（silicone rubber wall）围住顶栅，形成 PSA 溶液反应区。
中文摘要
本文提出一种基于 Langmuir 吸附理论的简便校准方法，用于碳纳米管场效应晶体管（NTFET）生物传感器。该方法被应用于三个结构近似相同但器件特性不同的 NTFET 生物传感器。校准后，实验测得的响应特性与校准曲线良好吻合。这些 NTFET 生物传感器之间特性差异的原因在于形成沟道的碳纳米管（CNT）并不均匀。尽管碳纳米管的受控生长仍然困难，但结果表明，无论 CNT 沟道结构如何，均可利用所提出的校准方法对 NTFET 生物传感器进行简便校准。该工作为在无法精确控制 CNT 手性、位置、数量和方向的情况下实现 NTFET 生物传感器的实用化定量检测提供了可能。
英文摘要
An easy calibration method based on the Langmuir adsorption theory is proposed for a carbon nanotube field-effect transistor (NTFET) biosensor. This method was applied to three NTFET biosensors that had approximately the same structure but exhibited different characteristics. After calibration, their experimentally determined characteristics exhibited a good agreement with the calibration curve. The reason why the observed characteristics of these NTFET biosensors differed among the devices was that the carbon nanotube (CNT) that formed the channel was not uniform. Although the controlled growth of a CNT is difficult, it is shown that an NTFET biosensor can be easy calibrated using the proposed calibration method, regardless of the CNT channel structures.