甲状腺素（T4）是调节代谢、心血管和神经发育的关键激素，但临床定量仍依赖集中式免疫分析，限制快速或即时检测。本文报道一种基于硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET）的无标记生物传感平台，通过 3-三乙氧基硅基丙基琥珀酸酐（TESPSA）介导的硅烷化方法，将 T4 选择性 DNA 适配体定向固定于器件表面，实现简化的两步修饰。该传感器...
基因突变是多种重大疾病的核心致病因素，检测由突变引起的碱基错配在生物学和临床中具有重要意义。本研究提出一种高性能硼掺杂金刚石溶液门场效应晶体管（BDD-SGFET）生物传感器，采用金刚石微丝结构，用于无标记检测表皮生长因子受体（EGFR）基因突变相关碱基错配。通过 Silvaco TCAD 模拟评估金刚石微丝尺寸对器件电学性能的影响...
microRNA-21（miR-21）是多种癌症的关键生物标志物，其高灵敏检测对早期诊断至关重要，但传统方法常受灵敏度不足和操作复杂限制。本文报道了一种基于悬空石墨烯场效应晶体管（GFET）的无标记生物传感器，用于直接电学检测 miR-21。悬空结构将石墨烯沟道与基底诱导的干扰隔离，从而提高载流子迁移率并降低电噪声。经特异性探针表面...
本文通过 TCAD 仿真设计并分析了一种垂直堆叠全栅介电调制纳米片场效应晶体管（DM-NSFET）生物传感器，用于无标记检测 SW620、HEK293 等癌症生物分子以及 DNA、明胶等生物分子。该器件在栅极电极下方的 HfO2 介质两侧嵌入纳米空腔，使生物分子进入空腔并调制器件电学特性；全栅结构增强栅控能力并提高灵敏度。研究从亚阈...
阿尔茨海默病（AD）早期诊断因生物标志物浓度极低且常规检测灵敏度不足而困难。本研究开发碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）免疫传感器，用于无标记检测磷酸化 tau-217（p-tau217）。器件采用氧化钇/氧化铪（Y2O3/HfO2）介电层和金纳米粒子（AuNPs）增强生物功能化，并将抗 p-tau217 单克隆抗体固定于 CN...
本文提出一种介电调制双源三栅隧道场效应晶体管（DM-DSTG TFET）生物传感器，用于生物分子的无标记检测，并采用 Silvaco Atlas 仿真器对其性能进行系统评估。器件将双源置于三平行栅形成的两个空腔内，并在源极、部分沟道与栅极之间设计空腔，用于生物分子偶联。通过改变空腔中生物分子的介电常数，分析器件电场、表面势和能带图的...
慢性乙型肝炎严重威胁人类健康，早期诊断对提高治愈率至关重要。乙型肝炎病毒（HBV）和甲胎蛋白（AFP）是诊断慢性乙型肝炎的两个关键生物标志物。本研究提出一种硅纳米线阵列场效应晶体管（SiNW-array FET）生物传感器，可实现对HBV和AFP的高灵敏、实时、低成本联合检测。该器件采用自限制氧化和各向异性刻蚀等传统微纳加工工艺制备...
本研究提出一种高性能硅纳米线（SiNW）阵列生物传感器，用于联合检测结直肠癌（CRC）两个关键生物标志物：循环肿瘤DNA（ctDNA）和癌胚抗原（CEA）。器件采用常规微加工技术制备，可在单芯片上集成双SiNW阵列，并精确控制结构与表面功能化。在两个不同阵列区域分别固定特异性探针DNA和抗CEA抗体，实现靶向结合。传感器表现出优异性...
本文研究了用于登革热NS1蛋白无标记检测的对称异质结双介质均匀隧穿场效应晶体管（HJ-DD-UTFET）与非对称源漏异质结双介质均匀隧穿场效应晶体管（A-SD-HJ-DD-UTFET）的模拟/射频及线性性能。非对称器件通过缩短辅助栅、降低漏区厚度并引入Si-GaAs-Si异质结，实现关态电流8.124×10^-17 A/µm，较对称...
持续出现的SARS-CoV-2基因突变可能无意中增加人类传播、死亡率和病情加重。由于目前缺乏特异性药物治疗或疫苗，快速检测和有效治疗对控制新冠疫情至关重要。生物TFET相比生物FET具有更高灵敏度和更快响应，而后者更易受较大亚阈值摆幅和短沟道效应影响。本文提出一种介电调制双栅异质结隧穿场效应晶体管生物传感器（DG-bioHTFET）...
本文设计并仿真了一种基于电荷等离子体掺杂的过渡金属硫族化合物（TMD）异质结隧道场效应晶体管（TFET）介电调制生物传感器。器件以单层 WTe2 为源、单层 MoS2 为沟道和漏，形成 WTe2–MoS2 异质结，利用能带偏移提高开启电流并抑制双极性电流；电荷等离子体掺杂通过 Pt 源电极和 Hf 漏电极实现 p+ 与 n+ 区域，...
大肠杆菌（E. coli）是微生物学模式生物，也可引起儿童和老年人严重疾病，并导致食品召回。本文报道了一种基于场效应晶体管（FET）的生物传感器，用于在液体样品中检测活的大肠杆菌。该传感器以硼/氮共掺杂还原氧化石墨烯凝胶（BN-rGO）为换能材料，并在通道表面固定抗体，以识别 E. coli K12 的 O 抗原。在磷酸盐缓冲液（P...
本文提出并模拟了一种采用高-k叠层栅氧的双金属异质结隧穿场效应晶体管（BM-SO-HTFET）生物传感器，其源区采用Si0.6Ge0.4材料。异质结与叠层栅氧的协同作用提高了载流子迁移率并抑制漏电流。双金属栅结构下方的纳米腔作为待测生物分子的结合位点，使生物分子对源-沟道隧穿速率产生更强调控，从而提升器件的ON电流灵敏度。该传感器基...
新冠疫情凸显了快速、灵敏、可大规模部署诊断工具的需求。本文报道了一种基于石墨烯场效应晶体管（GFET）的无标记 SARS-CoV-2 病毒生物传感器，并系统研究了表面生物功能化方式对传感性能的影响。作者通过不同生化反应实现抗 SARS-CoV-2 刺突蛋白抗体的随机/非定向固定与定向/均一固定，并利用计算机模拟、物理化学与生化表征及...
本文提出一种基于边缘场电容概念的双栅隧穿场效应晶体管生物传感器（FFC-bioTFET），用于无标记检测中性与带电生物分子。与传统在栅氧化层刻腔的 bio-TFET 相比，该器件在源区上方及栅金属附近的间隔层中形成空腔，简化工艺并提高可扩展性。当生物分子进入空腔时，其介电常数或电荷改变栅金属边缘场，进而调制源-沟道隧穿结的隧穿势垒宽...
开发高灵敏诊断系统用于早期发现人类疾病是现代生物医学研究的重要任务，检测丙型肝炎病毒核心抗原（HCVcoreAg）正是此类需求。本研究旨在测试纳米带生物传感器在使用两种不同分子探针——抗HCVcoreAg抗体和抗HCVcoreAg适配体——检测HCVcoreAg时的性能。所用纳米带传感器芯片基于绝缘体上硅（SOI-NR）结构。研究测...
检测大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）产生的β-半乳糖苷酶（β-galactosidase, β-gal）活性，可快速评估浴场和渔场等海水体的污染程度，避免大规模水污染暴发。本文开发了一种基于石墨烯场效应晶体管（graphene field effect transistor, GFET）并修饰热变性酪蛋...
本文提出一种基于隧穿场效应晶体管（TFET）的新型介电调制生物传感器。该器件由位于 n+ 漏区上方的双无掺杂隧穿结构成，采用湿法刻蚀在栅介质中形成两个空腔；当不同生物分子进入空腔时，栅极静电完整性随之改变，从而调制器件电学特性。利用 Silvaco ATLAS 器件仿真器开展数值模拟，结果表明，考虑陷阱辅助隧穿（TAT）会显著影响生...
保护性抗原（PA）是炭疽早期诊断的重要生物标志物，在炭疽早期入侵阶段产生的 PA 量较少，因此极低浓度 PA 的准确检测一直是生物医学领域的研究热点。石墨烯场效应晶体管（Gr-FET）生物传感器具有检测时间短、检测限低、体积小和易于集成等优点，为超微量生物标志物检测提供了新途径。本研究首先通过酶联免疫吸附试验（ELISA）考察不同浓...
近年来，基于隧道场效应晶体管（TFET）的无标记生物传感器通过在栅极下方引入纳米间隙，以电学方式感知生物分子特性，受到广泛关注。本文提出一种新型异质结无结隧道场效应晶体管（HJLTFET）生物传感器，其控制栅由隧穿栅（TG）和辅助栅（AG）两部分组成，二者具有不同功函数，可用于调控和调节不同生物分子的检测灵敏度。此外，在源区上方引入...