本文提出一种用于高灵敏度无标记生物传感的新型双埋窗无结场效应晶体管（DBW-FET）。该器件在埋氧层（BOX）中的活性通道下方集成一个 N 型和一个 P 型埋窗，并在栅区设置两个纳米腔作为生物分子识别位点。双埋窗形成两个耗尽区，可增强栅极对通道的静电耦合、抑制短沟道效应并提高生物分子结合引起的电学响应。作者采用 Silvaco TC...
本研究系统考察了一种基于氮化镓（GaN）沟道的纳米生物传感器，其采用介电调制三栅鳍式场效应晶体管（TGFinFET）结构，并分别引入均匀掺杂与高斯掺杂沟道。器件在栅极区域下方设置纳米空腔，用于容纳并分析多种生物分子。栅介质采用氧化铪（HfO2），介电常数为25，可增强器件开关比。研究评估了与生物分子识别相关的电学参数，包括开关比、漏...
生物传感器是将生化响应转换为电信号的智能设备。设计具有高灵敏度和高选择性的生物传感器因其广泛的功能操作而备受关注。然而，生物传感器实际应用中的主要障碍包括对生物分子的结合亲和力，以及将分子间相互作用转换为电、光、质量或电化学等信号的转换与放大效率。此外，提高灵敏度、检出限、响应时间、重现性和稳定性也是设计高效生物传感器的重要挑战。混...
本文首次提出一种无标记无结半导体器件新构型，用于提高生物分子识别灵敏度。与传统在栅氧化层中制作纳米空腔不同，该设计将纳米空腔置于沟道区，适用于具有高工作电流的SOI无结生物器件。为更好调控导电机制，在埋氧层内沟道下方制作孔沟槽，通过调制能带提升传感性能。与需要较厚栅氧化层以捕获生物分子的传统生物传感器相比，该器件可在极薄栅氧化层下工...
本文研究了带栅堆叠（GS）与不带栅堆叠的 n 型无结（JL）双栅（DG）MOSFET 生物传感器性能，采用介电调制（DM）方法检测纳米间隙腔内的中性与带电生物分子。通过 Silvaco ATLAS 器件模拟器对两种结构进行电学验证，并比较其阈值电压、开/关电流比、噪声及模拟/射频参数。结果显示，GSDG-MOSFET 生物传感器阈值...
室温下理想的生物传感器材料应具备极大的单位质量比表面积，并能利用量子力学特性，石墨烯及其他二维（2D）材料符合这一设想。该文综述了石墨烯和二维材料用于生物分子传感的科学基础与应用进展。不同尺寸和类型生物分子的检测通常通过生物分子与二维材料表面相互作用，调制材料中的电荷密度或电流，并表现为电容或电阻等阻抗参数的变化。二维材料有望实现单...
近年来，高性能介电调制场效应晶体管（DMFET）因沟道长度可小于等于100 nm而受到即时诊断应用关注。本文提出并系统研究了异质栅金属介电调制无结纳米管场效应晶体管（DM-JLNFET）架构，用于无标记电化学生物传感，并采用大量数值器件仿真进行验证。该设计利用纳米管结构对沟道静电的强控制以及无结结构在电子注入和抑制短沟道效应方面的优...
本文研究了双金属位于铁电层下方的场效应晶体管（DM-below-NCFET）用于生物分子检测。器件在源-栅与漏-栅之间设置纳米腔隙，将蛋白、胆固醇氧化酶（ChOx）、链霉亲和素和尿酸酶等中性生物分子固定于腔隙中，通过生物分子介电常数改变界面电学特性。利用 Visual TCAD 模拟了阈值电压、跨导、漏极电流、开关比和灵敏度等参数。...
液晶（LCs）兼具刺激响应性和光学调制性，是重要的光学材料。将液晶与受体结合，可构建用于检测多种生物分子的液晶生物传感器。与传统生物传感技术相比，液晶生物传感器具有结构简单、信号可视化、检测高效等优势，研究热度快速上升。本文综述液晶生物传感器的基本理论与高级应用：首先讨论用于制备传感器的不同介晶相和几何构型，包括向列相液晶（NLCs...
本文提出一种基于表面应力传感方法并耦合高灵敏光学传感系统的BioMEMS生物传感器，用于诊断多种生物分子。该MEMS换能器由固定-固定SU8微梁构成，梁表面固定生物受体，梁中心连接环谐振器（RR）滤波器。当样品中的目标生物分子与受体结合时，会在梁表面诱导表面应力，使微梁发生弯曲变形，并带动环形波导相对主波导产生位移。该位移改变RR的...
光纤生物传感器在公共卫生、环境科学、生物工程、疾病诊断和药物研发中受到广泛关注，生物分子的准确检测对控制疾病传播和监管决策具有重要意义。在众多光纤传感器中，基于特种光纤的光纤生物传感器具有生物相容性好、体积小、测量分辨率高、稳定性好和抗电磁干扰等优点。本文系统综述了四类基于特种光纤的干涉仪生物传感器：马赫-曾德尔干涉仪（MZI）、迈...
本文提出一种基于介电调制双源沟槽栅隧穿场效应晶体管（DM-DSTGTFET）的生物传感器，用于无标记检测生物分子。该器件采用双源结构和沟槽栅以增强开态电流并产生双向电流；在 1 nm HfO2 栅氧化层上方刻蚀两个纳米空腔，供生物分子填充。利用 TCAD 二维仿真研究其灵敏度，分析不同介电常数、空腔厚度及带电生物分子对转移特性、Io...
本文提出基于氮化镓金属氧化物高电子迁移率晶体管（GaN MOSHEMT）的生物传感器，用于检测中性生物分子如胆固醇氧化酶（ChOx）、蛋白质（Protein）、链霉亲和素（Streptavidin）和尿酸酶（Uricase）。器件在栅极下方设置纳米腔，生物分子进入腔体后以其介电常数调制栅堆叠电容，改变AlGaN/GaN异质界面二维电...
电化学生物传感器被认为是检测生物分子（如DNA、蛋白质和脂质）的有前景工具，这些分子是疾病与障碍早期诊断的重要来源。电化学生物传感平台的进展催生了一类新型生物传感器，可实现对完整细胞活力、功能及遗传特征的无标记、非破坏性检测。许多研究致力于提高电化学生物传感器的灵敏度与选择性，这是评估传感器性能最关键的两个参数。金属纳米颗粒、碳纳米...
本文建立了一种普适且灵敏的等离激元传感策略，用于生物分子检测。该策略将杂交链式反应（HCR）与三螺旋分子开关（THMS）相耦合。当目标分子被识别后，作为通用触发器的单链DNA（UT）从THMS中释放，进而触发两条发夹DNA（M1和M2）之间的HCR过程。HCR产物通过M1或M2上的尾部序列与DNA–AuNP探针杂交，诱导金纳米颗粒（...
液晶生物传感器基于生物分子特异性结合事件诱导液晶分子取向变化，从而将生物识别过程转换为可观察的光学信号。由于成本低、灵敏度高、操作简便、有效且便携，液晶生物传感器有望用于检测生物分子、生物分子活性以及小分子化合物。本文介绍了液晶生物传感器的基本原理与制备流程，系统综述了液晶传感中的信号放大技术及其在病毒、细菌、蛋白质、核酸和小分子化...
尽管第一篇报道多孔硅（PSi）生物传感器的文献已发表二十余年，该技术仍受到全球众多研究团队关注。本文是一篇简短综述，基于近年结果与已发表文献，系统梳理多孔硅光学生物传感器的优势与局限，旨在为博士生和青年研究者提供直接入门介绍。该主题高度跨学科，涉及材料科学、物理、光学、表面化学、医疗健康与环境监测等多个领域。多孔硅光学生物传感器的制...
固态纳米孔因可在单分子水平高灵敏检测核酸和蛋白质，被视为下一代DNA测序工具和单分子生物传感器平台。与蛋白纳米孔相比，固态纳米孔具有可加工性好、器件稳健、孔径尺寸灵活可调等优势，但空间和时间分辨率仍不足以直接用于DNA测序。本文首先总结固态纳米孔的基本原理，重点阐述电阻脉冲传感机制：在跨膜偏压下，带电生物分子逐个通过纳米孔并部分阻断...
本文针对单原子层过渡金属二硫化物（TMDC）沟道 MOSFET 建立了一种物理基础紧凑 I–V 传输模型。模型通过求解泊松方程获得沟道静电势，再结合漂移–扩散方程计算漏极电流，并采用渐近沟道近似简化解析过程；同时引入由第一性原理密度泛函理论（DFT）计算得到的态密度，以保证单原子层 TMDC 沟道器件的物理准确性。该模型与实验数据及...
本文理论提出一种基于光子自旋霍尔效应（photonic spin Hall effect, SHE）的光学生物传感器，传感结构由BK7玻璃、金（Au）膜和石墨烯片组成。作者建立了光子SHE中自旋相关横向位移与传感介质折射率之间的定量关系。在Au膜表面等离子共振（SPR）效应下，传感介质中生物分子吸附会引起石墨烯附近局部折射率变化，从...