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...
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...
DNA的高灵敏检测对遗传损伤与疾病诊断具有重要意义。传统高灵敏有机电化学晶体管（OECT）方法多依赖优良导电材料，但合成与修饰步骤复杂。本文首次报道了一种基于OECT和杂交链反应（HCR）信号放大的DNA生物传感器。通过电化学沉积金纳米颗粒（Au NPs）于金栅极表面以增大比表面积，随后利用杂交将HCR产物——长链带负电双链DNA—...
Lab-on-Chip 技术有望改变即时诊断领域，但兼容商业化生产的技术尚未确立。Lab-on-PCB 因与电子器件兼容并依托成熟印刷电路板工业制造基础，被视为成本敏感且高规格应用的候选技术。本文首次报道在商业制造 PCB 上以平面布局实现的电解质门控场效应晶体管（FET）DNA 生物传感器。石墨烯墨水被滴铸形成晶体管沟道，肽核酸（...
本文提出一种双栅扶手椅型石墨烯纳米带场效应晶体管（DG-AGNRFET）生物传感器，用于无标记、小型化 DNA 检测。通过在上下栅氧化层中采用牺牲层刻蚀形成两个纳米间隙空腔，引入 DNA 生物分子后，探针 DNA 与目标 DNA 杂交形成双链 DNA，从而改变纳米间隙的介电常数并电学调制石墨烯纳米带通道，引起漏极电流变化。该研究重点...
本研究利用无标记电子场效应晶体管（FET）检测短寡核苷酸，并区分仅相差一个碱基的序列。传感平台采用超薄氧化铟（In2O3）FET，其半导体沟道经化学功能化修饰单链DNA（ssDNA）。ssDNA功能化的FET能够检测完全互补的DNA序列，并将这些序列与存在不同类型、不同位置单碱基错配的序列区分开。表面结合ssDNA与双链DNA（ds...
碳纳米管（CNT）场效应晶体管（FET）生物传感器在超灵敏生物标志物检测方面具有潜力，但仍面临灵敏度不足、稳定功能化困难、与可扩展制造不兼容及性能不均一等问题。本文报道了基于聚合物分选高纯半导体CNT薄膜、采用晶圆级制备且具有高均一性的超灵敏、无标记、稳定FET生物传感器。通过采用超薄Y2O3高κ介电层构建浮动栅（FG）结构，该CN...
基于低维材料的场效应晶体管（FET）生物传感器具有尺寸小、结构简单、响应快和灵敏度高等优点。本文提出并制备了一种基于二硫化钼/石墨烯（MoS2/graphene）杂化纳米结构的 FET 生物传感器，用于 DNA 杂交检测。该传感器对 10 aM 至 100 pM 的 DNA 浓度范围具有有效响应，检出限（LOD）为 10 aM，比已...
本文提出一种基于悬空碳纳米管（SCNT）的场效应晶体管（SCNT-FET）DNA杂交检测传感器。该器件利用液态银的表面张力，在高温退火过程中将单根碳纳米管悬空于两个钯（Pd）电极之间，使碳纳米管与二氧化硅基底分离。与未悬空碳纳米管FET相比，SCNT-FET电导提高约两个数量级，且约50%的碳纳米管传感表面摆脱基底束缚，从而提升有效...
基于低维材料的场效应晶体管（FET）生物传感器具有成本低、速度快、尺寸小且与集成电路兼容性好等优势。本文采用化学气相沉积（CVD）生长的大面积单层二硫化钼（MoS2）薄膜，批量制备了高灵敏度 FET 型 DNA 生物传感器，并探索其在 21 三体综合征（唐氏综合征）非侵入性产前检测（NIPT）中的应用。传感器通道上沉积了尺寸和密度优...
二氧化硅–水界面对许多现代化学工程和生物传感技术至关重要。生物传感器中常用的一种技术——电位型传感器——通过测量界面电场变化引起的电势变化来工作。由生物分子表面结合引起的这种响应的预测建模仍极具挑战性。在本工作中，通过迄今最广泛的二氧化硅–水界面电势和电场分子动力学模拟，我们报告了纳米形貌对传感器响应影响的新型预测和解释。非晶二氧化...
本文报道了一种基于二硫化钼（MoS2）的场效应晶体管（FET）生物传感器，用于通过磷酰胺吗啉代寡聚核苷酸（PMO）与DNA杂交实现DNA的超灵敏无标记检测。芯片制备后，传感通道先用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰引入正电荷，再将带负电的MoS2纳米片滴涂于通道上，使其通过静电作用紧密固定于传感表面。随后，将DNA类似物PM...
大多数已报道的场效应晶体管（FET）生物传感器缺乏通用且特异识别目标分析物的方法。为此，作者提出一种基于五苯（pentacene）的FET，并构建由功能化氧化石墨烯（GO）墨水组成的氧化石墨烯支撑系统（GOSS）。GOSS带有特定官能团，可捕获目标生物分子，并通过压电墨喷打印沉积在五苯FET表面，在不改变器件结构的前提下提供模块化识...
本文报道了一种具有新型分子门控的硅纳米线生物传感器，用于检测与登革病毒（DENV）相关的脱氧核糖核酸（DNA）。硅纳米线采用自上而下纳米光刻方法制备，通过电子束光刻（EBL）、等离子体干法刻蚀和尺寸缩减工艺对绝缘体上硅（SOI）层进行纳米结构化。所制备硅纳米线表面经三步功能化：表面修饰、DNA固定和杂交，形成分子门控，实现对27碱基...
本文采用自上而下纳米制造方法，从绝缘体上硅（SOI）晶圆制备硅纳米线，流程包括直写电子束光刻（EBL）、电感耦合等离子体反应离子刻蚀（ICP-RIE）和热氧化/缓冲氧化物刻蚀尺寸缩减。作者重点分析了 EBL 曝光剂量、光刻胶厚度及尺寸缩减工艺对纳米线形貌的关键影响。最终获得宽 20 nm、高 30 nm、呈三角形且长度约 400 μ...
本文报道了一种基于化学气相沉积（CVD）石墨烯沟道场效应晶体管（FET）的生物传感器，用于检测双链DNA和多聚L-赖氨酸的结合。传感器采用无蚀刻剂、清洁转移工艺将CVD石墨烯转移到预图案化源漏电极上。当石墨烯沟道暴露于含DNA或多聚L-赖氨酸的溶液后，其电导发生变化，表现为狄拉克电压（石墨烯电阻峰值对应电压）的可测移动。该移动归因于...
本文报道了一种基于还原氧化石墨烯（R-GO）的场效应晶体管（FET）生物传感器，用于通过肽核酸（PNA）–DNA杂交对DNA进行超灵敏无标记检测。R-GO由氧化石墨烯（GO）经肼还原制得，并将R-GO悬浮液滴涂到传感器表面制备FET生物传感器。该传感器以PNA代替DNA作为捕获探针，通过PNA与互补DNA杂交实现目标DNA检测，检测...
本文首次将滚环扩增（RCA）应用于硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET），提出一种快速、无标记且高特异性的DNA检测方法。作者采用与CMOS兼容的各向异性自停止刻蚀工艺制备高响应SiNW阵列，避免混合工艺。探针DNA固定于SiNW表面后，与完全匹配的靶DNA及RCA引物进行夹心杂交；RCA引物进一步与RCA模板杂交，经DNA连接酶...
硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FETs）因具有超灵敏、高选择性、无标记和实时检测能力，已成为一类强效纳米电子生物传感器。本文提出一种基于互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容 SiNW-FET 传感器检测 DNA 的实验方案与技术指南。作者采用各向异性自停止湿法刻蚀技术制备了高表面体积比、尺寸可控的硅纳米线，并将特异性识别目标 DN...
本文报道了一种基于“自上而下”多晶硅纳米线场效应晶体管（FET）的通用纳米传感技术，采用传统互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容半导体工艺制备。该纳米线制造技术无需额外光刻设备即可将纳米线宽度缩小至50 nm，并表现出优异的器件均匀性。所制备的n型多晶硅纳米线FET在常规系统工作电压下具有正pH灵敏度（100 mV/pH）和灵敏的脱...