Low-Frequency Noise in Layered ReS
本文在20 nm厚HfO2/Si衬底上制备了厚度从少层到数十层的二硫化铼（ReS2）场效应晶体管（FET）。双层ReS2 FET表现出-0.25 V的阈值电压、约10^7的开/关电流比、116 mV/dec的亚阈值摆幅和6.02 cm2/V·s的电子迁移率。作者首次系统分析了不同厚度ReS2 FET的低频噪声，发现载流子数涨落机制能...
Biocompatible Poly(catecholamine)-Film Electrode for Potentiometric Cell Sensing.
表面包覆聚儿茶酚胺（pCA）薄膜因生物相容性和理化特性而受到关注。本文报道 pCA 薄膜修饰电极可用于电位法生物传感器件。通过循环伏安氧化电聚合，在 Au 电极上制备了 L-多巴、多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素四种 pCA 薄膜，厚度为 7–27 nm。基于 pCA 功能基团与氢离子的平衡反应，pCA 薄膜电极在 pH 1.68–1...
Scalable cross-point resistive switching memory and mechanism through an understanding of H
本文首次研究了可扩展 IrOx/Al2O3/W 交叉点结构的电阻切换特性及其机制，并结合 pH、过氧化氢（H2O2）传感与葡萄糖检测加以阐明。高分辨透射电镜、场发射扫描电镜和 X 射线光电子能谱显示 IrOx 呈多孔结构并存在 Ir3+/Ir4+ 氧化态。20 nm 厚 IrOx 侧壁接触器件在 10 µA 低电流限制下可连续进行长...
A Sub-30 mpH Resolution Thin Film Transistor-Based Nanoribbon Biosensing Platform.
本文报道了一种完整的生物传感系统，由薄膜晶体管（TFT）纳米带生物传感器和低噪声、高性能生物仪器平台组成，能够检测低于30 mpH的pH变化，并通过酶促生化反应验证。纳米带传感器采用自上而下工艺制备，具有15 nm超薄磷掺杂多晶硅半导体沟道，对表面电位变化具有优异灵敏度。传感器与集成电路耦合，该集成电路结合双开关电容积分器和高精度模...
Experimental Study of the Detection Limit in Dual-Gate Biosensors Using Ultrathin Silicon Transistors.
具有非对称栅电容的双栅场效应生物传感器（bioFET）已被证明可突破 59 mV/pH 的 Nernst 极限，但电容放大方案是否改善传感器检测限的结论并不一致。检测限与信噪比（SNR）成反比，因此需要系统研究信号与噪声特性。本文基于超薄硅晶体管开展实验研究，器件在低压下工作，前栅与背栅氧化层电容具有非对称因子 1.4 和 2.3。...
Microwave annealing effect for highly reliable biosensor: dual-gate ion-sensitive field-effect transistor using amorphous InGaZnO thin-film transistor.
本研究采用微波退火工艺制备基于非晶InGaZnO（a-IGZO）薄膜晶体管（TFT）的高可靠性生物传感器，以解决a-IGZO TFT常见的阈值电压不稳定问题。与炉退火a-IGZO TFT相比，微波退火器件表现出更优的阈值电压稳定性和电学性能，包括9.51 cm2/V·s的场效应迁移率、0.99 V的阈值电压、135 mV/dec的亚...
A graphene-based physiometer array for the analysis of single biological cells.
本文报道了一种基于石墨烯的生理仪阵列，用于分析单个生物细胞。石墨烯生物传感器的优势在于其本身可视为由大量独立且对齐的传感单元组成的连续阵列。作者展示了一种纳米尺度微生理仪，通过测量细胞局部酸化率来评估细胞代谢活性。石墨烯作为独立pH传感器矩阵，可实现亚细胞尺度质子排出的检测。拉曼光谱表明，水合质子可对石墨烯进行p掺杂，且其响应符合已...
Optical readout of the intracellular environment using nanoparticle transducers.
多功能纳米颗粒作为换能器用于探测细胞内环境的应用快速增长。新设计的纳米颗粒可在亚细胞分辨率下提供pH、温度、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)或特定金属离子浓度等参数的定量信息。该工作建立在利用纳米颗粒和荧光染料增强细胞显微成像的现有实践之上，但通过增加新功能和分析能力超越了它。本综述讨论此类用于同时生物传感和成像的纳米颗粒开发近期文...
Suspended honeycomb nanowire ISFETs for improved stiction-free performance.
本文报道了一种具有悬挂蜂窝纳米线（SHNW）结构的高性能离子敏感场效应晶体管（ISFET）。与悬挂直纳米线（SSNW）相比，SHNW 可提供更长且不易发生粘附的沟道，有利于实现全栅（gate-all-around, GAA）生物传感器。作者采用自上而下工艺制备了 SHNW、SSNW 和位于基底上的常规纳米线（CNW）ISFET，并比...
Performance enhancement of capacitive-coupling dual-gate ion-sensitive field-effect transistor in ultra-thin-body.
近年来，基于薄膜晶体管的双栅离子敏感场效应晶体管（ISFET）被提出，旨在利用多种有机或无机材料突破标准 ISFET 固有的能斯特响应限制。双栅结构引入的电容耦合效应，可将原本固定的能斯特响应显著扩展为超灵敏传感区间，从而提升器件对界面电位微小变化的响应能力。为进一步推进该平台，本文将超薄体（UTB）结构嵌入双栅 ISFET 中。厚...
Single embryo-coupled gate field effect transistor for elective single embryo transfer.
本研究提出并实验演示了一种基于半导体场效应晶体管（FET）的单胚胎耦合栅极生物传感器（eSET-FET），用于体外受精（IVF）后单只小鼠胚胎活动的非侵入、定量、连续监测。该传感器利用胚胎细胞呼吸产生的二氧化碳溶解于培养液后引起氢离子浓度变化，使栅极绝缘层表面电荷密度改变，进而通过场效应引起漏极电流或表面电势变化。与主观形态学评估相...
CMOS biosensor system for on-chip cell culture with read-out circuitry and microfluidic packaging.
本文设计了一种尺寸为1.5 mm×3 mm的CMOS芯片，用于监测芯片上细胞培养。芯片采用0.5 µm CMOS工艺制造，具有3层金属、2层多晶硅，为5 V工艺。芯片集成了离子敏感场效应晶体管（ISFET）以及带读出电路的ISFET，用于监测置于芯片上方溶液的pH。利用工艺顶层金属制作叉指电极结构（IDES），通过阻抗/电容变化检测...
A CMOS-compatible poly-Si nanowire device with hybrid sensor/memory characteristics for System-on-Chip applications.
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...
Effect of passivation on the sensitivity and stability of pentacene transistor sensors in aqueous media.
电荷检测型生物传感器，尤其是有机薄膜晶体管（OTFT），因具有小型化、低成本、快速且无标记检测等优势，成为体内诊断研究热点。本文制备了以五苯（pentacene）为活性层的底接触型OTFT，并在SiO2上引入超薄环化全氟聚合物CYTOP绝缘层，以实现在水相介质中的稳定工作。作者采用等离子体增强化学气相沉积（PE-CVD）制备的全氟-...
Effect of pH and counterions on the encapsulation properties of xenon in water-soluble cryptophanes.
在基于129Xe NMR的生物传感方法中，超极化惰性气体被输送至生物受体以实现高灵敏度分子成像，隐苯（cryptophane）是优良的氙宿主体系。为避免疏水笼状分子形成自组装体系，可通过引入离子基团使其水溶化。本文表明，氙对局部环境的高度敏感性以及这些离子功能基团的存在可带来特殊性质。对第一种水溶性隐苯衍生物，作者证明可精确监测局部...
Label-free detection of DNA using novel organic-based electrolyte-insulator-semiconductor.
本研究构建了首个基于电解质-绝缘体-半导体（OEIS）结构的有机场效应传感器，并将其应用于pH和DNA检测。绝缘体-电解质界面表面电势的变化，源于绝缘体表面基团电离状态改变或带电分子结合到绝缘体表面，会改变OEIS传感器的平带电压（VFB）。pH传感实验表明，OEIS传感器输出信号在pH 2–12范围内随pH线性变化，平均灵敏度为4...
Standard CMOS Fabrication of a Sensitive Fully Depleted Electrolyte-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor for Biosensor Applications.
微纳半导体器件在生物与化学组分检测中日益重要，活性生物材料与敏感换能器集成有望获得高灵敏、特异、可靠且可批量制造的生物传感器。本文报道了一种基于标准 CMOS 工艺制造的全耗尽（FD）电解质-绝缘体-半导体场效应晶体管（EISFET）。器件采用 SOI 晶圆，通过多次氧化/去氧化将活性 SOI 层减薄至 10–30 nm，使沟道在给...
Characterisation of capacitive field-effect sensors with a nanocrystalline-diamond film as transducer material for multi-parameter sensing.
本文报道了一种电容场效应EDIS（电解质-金刚石-绝缘体-半导体）多参数传感平台，采用氧终止纳米晶金刚石（O-terminated NCD）薄膜作为换能材料，用于检测pH和青霉素浓度，并对聚电解质等带电大分子的吸附与结合进行无标记电学监测。NCD薄膜通过微波等离子体增强化学气相沉积生长在p-Si-SiO2基底上，并在氧化性介质中处理...