本研究采用电子束光刻（EBL）结合互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺，自上而下制备了高灵敏度硅纳米线（SiNW）传感器，实现器件微型化及几何与表面性质的均匀可控。通过设计不同宽度和数量的 SiNW，研究其对 pH 的响应。单根 60 nm 宽 SiNW 器件表现出理想 pH 响应 18.26×10^6 Ω/pH，并在 pH 4–1...
脱氧核糖核酸（DNA）杂交可用于检测疾病相关基因表达，是重要的分子诊断工具。已有研究利用石墨烯基离子敏感场效应晶体管（ISFET）检测DNA杂交。硅烯（silicene）是结构类似石墨烯的二维硅同素异形体，因独特的电学、力学和传感特性受到关注。本文提出一种由硅烯层和电解液层构成的ISFET结构，用于无标记检测DNA杂交。当DNA杂交...
本文报道了一种低成本、高灵敏且高特异性的 DNA 场效应晶体管（FET）生物传感器，用于快速检测肿瘤蛋白 53 基因（TP53）常见突变。该传感器由商用低成本 n 沟道增强型 FET 与金电极传感垫串联构成，金电极表面通过硫醇自组装固定 TP53 突变探针 DNA，用于捕获互补靶 DNA。研究主要采用电化学方法对传感垫进行优化，尤其...
本研究开发基于单层石墨烯二维通道的电解质门控场效应晶体管（EGFET），用于无标记检测DNA杂交，检测限达阿托摩尔水平，并可区分单核苷酸多态性。通过芘衍生物异双官能连接子将探针DNA固定于石墨烯表面，实现SNP级目标特异性。生物识别事件引起石墨烯电荷中性点（Dirac点）门电压正向偏移。器件显示24 mV/dec灵敏度，检测限25 ...
可靠测定DNA杂交的结合动力学与亲和力，并区分单碱基错配，对系统生物学、个性化与精准医学具有重要意义。传统光学传感器（如SPR）难以低成本运行和微型化，难以满足高通量检测需求；纳米线场效应晶体管生物传感器虽已发展，但可靠且低成本制备仍是挑战。本文报道将化学气相沉积生长的石墨烯单晶畴图案化为多通道石墨烯场效应晶体管（G-FET）生物传...
登革病毒（DENV）是全球严重的虫媒病毒病，现有基于IgM/IgG抗体的ELISA等检测通常需发病5天后才能检出，难以实现早期诊断。本文报道一种基于氧（O2）等离子体处理硅纳米线（SiNW）的电学生物传感器，用于检测DENV相关DNA。器件采用标准CMOS兼容工艺制备，通过SiNW表面修饰、探针DNA固定和靶DNA杂交三步实现功能化...
本文研究纳米线生物传感器表面分子结合与解离过程对传感器信噪比的影响。作者将靶标分子在传感器表面的结合与解离引起的随机波动用随机微分方程描述，并进一步扩展为耦合扩散–反应系统，以考虑液相中靶标分子数量有限及其向传感器表面扩散的动力学。对于可解析求解的情形，给出信噪比的解析表达式；对于无法获得闭式解的情形，则采用随机模拟计算均值、方差和...
单壁碳纳米管（SWCNT）场效应晶体管（FET）为无标记检测核酸杂交提供了理想的电子通路。在杂交检测中，多种响应机制同时作用，会导致电导、跨导、阈值电压和迟滞间隙等电学参数发生变化。由于这些参数均依赖沟道长度L，解释L对杂交响应的影响时必须同时考虑它们。本文基于本征有效迁移率（µe）和器件场效应迁移率（µf）的定义，提出两个新参数，...
本文对固定在场效应DNA电容生物传感器表面金纳米颗粒层上的高密度DNA阵列在DNA杂交过程中发生的静电效应进行建模。研究带电分析物与传感器表面距离以及电解质溶液盐度对信号的影响，分别采用线性与非线性Poisson-Boltzmann理论。非线性理论因静电饱和效应预测明显更弱的传感器信号。分析密集DNA探针刷的不同物理参数对杂交信号大...
目前，基于荧光检测的DNA杂交检测需要昂贵的光学系统和复杂的生物信息学工具，因此开发能够直接、高灵敏检测的新型低成本器件受到广泛关注。硅纳米线器件因其高比表面积，正成为直接检测生物分子的高灵敏电学传感器。本研究提出一种基于台阶栅多晶硅纳米线场效应晶体管（poly-Si NW FET）的创新器件，采用简单、低成本的侧壁间隔形成技术制备...
本文报道了一种基于碳纳米管（CNT）的双模生物传感器，其结构为金属半导体场效应晶体管（CNT-MESFET），制备于石英透明基底上。单壁碳纳米管（SWNT）作为沟道，中部沉积金（Au）条带形成肖特基接触，Au 条带同时充当顶栅和表面等离子共振（SPR）金属膜。Au 顶栅表面通过 Au–S 键固定巯基修饰的探针单链 DNA（ssDNA...