本文设计并模拟了一种用于乳腺癌生物分子检测的AlGaN/GaN渐变势垒金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOS-HEMT）异质结生物传感器。渐变AlGaN势垒层用于增强极化诱导电荷，从而提高二维电子气（2DEG）密度并改善沟道载流子迁移率。器件采用具有不同功函数的三金属栅（M1、M2、M3）以调控沟道电场分布，增强静电控制。作者利...
慢性病毒性肝炎主要由乙型肝炎病毒（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV）感染引起，仍是全球重大公共卫生负担，也是肝硬化、肝细胞癌（HCC）和肝病死亡的主要原因。为实现世界卫生组织（WHO）2030 年诊断 90% HBV 和 HCV 感染的目标，诊断模式必须从集中式实验室检测转向快速、可及、去中心化的即时检测（POC）方案。本综述系统评估...
当前牙科诊疗依赖主观评估或复杂实验室检测，难以兼顾效率与准确性。原位生物传感器有望实现实时生物标志物检测，但口腔组织中的低浓度、分子异质性和动态相互作用限制了其灵敏度、特异性和稳定性。本文开发了一种组织粘附水凝胶–MXene（TAHM）生物传感器，集成石墨烯/MXene传感探针、组织粘附贴片和选择性透过水凝胶膜，用于原位检测促炎细胞...
免疫细胞表面特定分子组成的变化是定向免疫应答的重要早期标志物，而现有生物传感器大多聚焦于可溶性疾病标志物。本文报道了一种肽功能化石墨烯生物传感器，可在不依赖特定平台的情况下，高灵敏检测活细胞表面的特定免疫受体。研究以天然免疫细胞关键调节因子甲酰肽受体2（FPR2）为目标，并在两种互补格式中验证：i）石墨烯增强表面等离子共振（SPR）...
本文对基于硅/二氧化硅（Si/SiO2）、多壁碳纳米管（MWCNT）和 MXene/高k介电材料的 pH 生物场效应晶体管（BioFET）传感器进行了理论分析与比较研究。pH 的准确快速测量对临床诊断、环境监测、食品质量控制和工业过程管理具有重要意义，而传统方法在灵敏度、选择性、便携性和连续监测方面存在局限。作者分别构建了三种 Bi...
石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的二维六角晶格材料，具有优异的电导率、机械强度和高比表面积，可作为高效生物传感平台。其离域π电子体系有利于快速电荷传输，并可借助生物界面进行多样化表面功能化。本文综述了石墨烯基生物传感器的核心检测机制：在光学传感中，表面等离子共振（SPR）与表面增强拉曼散射（SERS）因石墨烯强光–物质相互作用而提升灵...
本文通过量子模拟方法研究了缩小尺寸对新型无标记DNA传感器灵敏度的提升作用。该传感器基于亚10 nm介电调制过渡金属二硫化物场效应晶体管（DM-TMD FET），采用弹道输运条件下自洽求解量子输运方程与静电方程的计算方法。研究利用介电调制作为无标记生物传感机制，用于检测中性DNA分子，并系统分析了能带轮廓、电荷密度、电流谱、局域态密...
转基因生物（GMO）食品和饲料的无序流通日益成为全球关注问题，主要源于对其潜在危害的信息有限。GMO种类和结构不断增多，使检测、溯源和安全监测面临挑战。传统上，GMO检测主要依赖分子方法，其中PCR方法研究最多并被视为金标准。然而，等温核酸扩增方法虽然研究相对较少，却具有巨大潜力，尤其在与生物传感器平台结合时，可构建高效、通用的传感...
本研究开发两种MoS2与石墨烯垂直异质结构——MoS2/石墨烯（MG）和石墨烯/MoS2（GM）——用于场效应晶体管（FET）生物传感器中的生物分子检测。利用MoS2和石墨烯不同性质，对每种构型采用专门功能化：石墨烯上覆盖MoS2时采用基于硅烷的三乙氧基硅基丁醛（TESBA）法，MoS2上覆盖石墨烯时采用1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺...
随着低成本生物传感器需求增长，二硫化钼（MoS2）等新材料受到关注。MoS2 具有导电性、高比表面积和原子级薄层结构，可实现生物标志物的超灵敏检测，并适用于医疗、环境监测和食品安全。与传统材料相比，MoS2 可通过场效应或等离子体共振位移实现无标记检测，同时保持生物相容性和低成本制备优势，有助于疾病早期诊断。本文综述了 MoS2 基...
本研究通过系统分析氧化石墨烯（GO）片径对还原氧化石墨烯（rGO）场效应晶体管（FET）生物传感器性能的影响，探索 rGO-FET 传感效能的优化策略。在可控条件下制备了片径约 1、10 和 20 μm 的 GO 片，并利用扫描电子显微镜（SEM）和 X 射线光电子能谱（XPS）表征其尺寸、表面积、形貌及 C/O 比。随后构建 rG...
本文通过模拟方法提出一种基于顶栅金属-铁电-金属（MFM）石墨烯纳米带场效应晶体管（TG-MFM GNRFET）的无标记 DNA 纳米传感器。该传感器以介电调制为 DNA 检测原理，采用严格量子模拟与 Landau–Khalatnikov 方程耦合的计算方法，在弹道输运条件下评估器件行为。研究分析了 DNA 分子对势分布、铁电诱导栅...
本更正文章针对原论文中图7b、表1及正文数值错误进行修正。原论文提出一种基于硅纳米线（SiNW）场效应晶体管（FET）的超灵敏生物传感器，用于检测早期肾衰竭生物标志物半胱氨酸C（Cystatin C, Cys-C）。该传感器利用SiNW FET阈值电压（Vth）随表面电荷或界面状态变化而偏移的机制，结合超小直径纳米线增强界面响应，实...
基于绝缘体上硅（SOI）场效应晶体管的生物传感器具有高潜力，可用于检测肌钙蛋白 I 等生物分子，并支持无标记实时分析。本研究旨在开发用于检测急性心肌梗死标志物——肌钙蛋白 I 的 SOI 生物传感器设计。该设计的显著特点是在生物传感器表面直接集成两个接地电极，可有效消除液样静电势并降低生物传感器元件的物理击穿风险。实验采用高特异性抗...
空气微生物对人类健康构成重大威胁，可引起多种疾病。传统检测方法通常速度慢且流程复杂。本综述重点阐述基于纳米材料的生物传感器，尤其是比色传感器，在空气微生物快速、现场检测中的潜力。比色传感器无需复杂仪器即可实现实时视觉检测。文章探讨了将此类传感器与基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控的芯片实验室技术相结合，并进一步提出一种新型PDMS...
金黄色葡萄球菌（SA）严重威胁人与动物健康，亟需低成本、高性能的即时诊断分析平台。纤维素纸基场效应晶体管（FET）结合RNA切割DNA酶（RCD）可满足低成本需求，但其高亲水/亲油性阻碍生化修饰，导致灵敏度低、机械稳定性差且易污损。本文提出可控自清洁FET，以简化生化修饰并提升机械稳定性与抗污性能。通过合成基于1H,1H,2H,2H...
细菌检测对早期干预、疾病预防、环境保护和治疗策略具有重要意义。随着技术进步，检测速度、准确性和灵敏度不断提升。本研究首次报道了一种基于交联聚(4-乙烯基苯酚)(C-PVP)介电层和有机互补金属-氧化物-半导体(O-CMOS)反相器的诊断生物传感器，用于快速检测细菌浓度。该反相器以五苯(pentacene)为 p 型半导体、N,N′-...
本文综述了基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的生物传感器的结构、工作机制与应用。AlGaN/GaN异质结界面因压电与自发极化形成高密度、高迁移率二维电子气（2DEG），且2DEG沟道靠近器件表面，可显著提高生物传感器灵敏度；GaN材料优异的热稳定性和化学稳定性使其能在高温及苛刻化学环境中工作。综述总结了肖特基栅、M...
硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET）生物传感器因超高灵敏度、高特异性、无标记和即时响应等优势，已被用于核酸、蛋白质等分子检测。然而，半导体器件中德拜屏蔽效应会显著降低检测灵敏度。本文研究了一种三维堆叠硅纳米片场效应晶体管（3D-SiNS-FET）生物传感器，用于核酸的高灵敏检测。基于主流全环绕栅（GAA）开窗工艺，设计并制备了腔...
结核病（TB）仍威胁数百万人生命，尤其在发展中国家。快速、高效、低成本的诊断策略缺乏是疫情持续的重要因素。本研究开发了一种基于半导体单壁碳纳米管（SWCNT）的场效应晶体管（FET）器件，并用抗结核分枝杆菌抗原85B抗体（Ab85B）进行功能化，以检测结核分枝杆菌主要分泌抗原85B（Ag85B）。通过评估抗体用量和门控电解质浓度优化...