مقالة منهجية

تصنيع ترانزستور من قطعة واحدة قائم على أكسيد الإنديوم والقصدير بمحلول يتيح الاستشعار الحيوي الحساس

DOI:

10.3791/68755

⸱

أغسطس 29, 2025

 , 
1Department of Materials Engineering, School of Engineering, The University of Tokyo

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف هذا البروتوكول تصنيع ترانزستور تأثير المجال الحساس للأيونات (ISFET) القائم على قطعة واحدة من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) ، والذي يمكن إنشاؤه كمستشعر FET بوابات محلول (على سبيل المثال ، مستشعر الأس الهيدروجيني) باستخدام عملية قصيرة وبسيطة (حوالي نصف يوم). يمكن أيضا تطبيق ITO-ISFET المكون من قطعة واحدة على الاستشعار الحيوي.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم عرض طريقة بسيطة وسريعة لتصنيع ترانزستور التأثير الميداني الحساس للأيونات (ISFET) (IFO-ISFET) القائم على المحلول (ISFET) (ITO-ISFET) للاستشعار الحيوي. على الرغم من أن ITO هو أكسيد موصل ، إلا أنه يظهر خصائص شبه موصلة بسماكة طبقة استنفاد تبلغ حوالي 20 نانومتر أو أقل ، مما يجعله مناسبا كقناة ل ISFET المحمول بمحلول حساس للأس الهيدروجيني. على وجه التحديد ، من خلال حفر الجزء الأوسط من غشاء رقيق مفرد موصل ITO بمحلول حمضي لجعله رقيقا للغاية ، يمكن تصنيع ITO-ISFET من قطعة واحدة مع قناة شبه موصلة. تم دمج المصدر وأقطاب التصريف والقناة بالكامل دون أي واجهات. ثم يتم نقع سطح قناة ITO في محاليل العينة باستخدام قطب مرجعي ، مما يمكنها من العمل كISFET بوابات المحلول. وبالتالي ، يمكن تصنيع ITO-ISFET المكون من قطعة واحدة ببساطة وبسرعة باستخدام الاخرق فقط متبوعا بالنقش من خلال تقنية الطباعة الحجرية الضوئية ، مع حل العينة الذي يعمل بشكل ملائم كبوابة.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم اقتراح ترانزستور تأثير المجال الحساس للأيونات (ISFET) ذو بوابات محلول للكشف عن الأيونات في البيئاتالبيولوجية 1. في هذا الجهاز ، يحفز محلول الإلكتروليت الإمكانات البينية بين المحلول وعازل البوابة بدلا من بوابة معدنية في ترانزستور أكسيد المعادن وأشباه الموصلات (MOS) ، على الرغم من أنه من الضروري استخدام قطب مرجعي في المحلول. يتكون عازل البوابة في الغالب من أغشية أكسيد أو نيتريد مثل Ta2O5 و Al2O3 و SiO2 و Si3N4. لذلك ، تصل مجموعات الهيدروكسيل الموجودة على سطح الأكسيد أو النيتريد في محلول إلى حالة التوازن مع أيونات الهيدروجين من خلال البروتونات (−OH + H +figure-introduction-1−OH2+) وإزالة البروتون (−OH figure-introduction-2−O- + H +) لأن التغير في الأس الهيدروجيني يتم اكتشافه من التغير في الشحنة السطحية على أساس مبدأ تأثير المجال2،3 (الشكل التكميلي 1). هذا هو السبب في أن مستشعر ISFET الأصلي لا يزال يستخدم كمستشعر الأس الهيدروجيني. تحتوي مستشعرات ISFET هذه في الغالب على ركيزة من السيليكون ، ولكن تم مؤخرا تطبيق العديد من المواد شبه الموصلة على مستشعرات ISFET الحساسة للأس الهيدروجيني ، والتي تتطلب عازل البوابة أو سطح القناة الملامس لمحلول الإلكتروليت ليتم تغطيته بواسطة مجموعات وظيفية مثل مجموعات الهيدروكسي ومجموعات الكربوكسي والمجموعات الأمينية4،5،6،7،8،9.

تم تطبيق هذا ISFET المحمول بالمحلول، الذي يتم تعديل عازل البوابة أو سطح القناة بمستقبلات نشطة بيولوجيا أو كيميائيا، على أجهزة الاستشعار الحيوية المحمولة، والتي يمكن دمجها في بعض الأجهزةالإلكترونية 10،11،12. يجب أن تحقق هذه البوابة المقترنة بيولوجيا (القناة) FET ، والتي تسمى غالبا bio-FET ، الاستشعار الحيوي الكمي والانتقائي عن طريق الكشف عن شحنات الجزيئات الحيوية أو الأيونات الموجودة في سوائل الجسم. بالإضافة إلى ذلك ، تم مؤخرا استخدام العديد من المواد منخفضة الأبعاد لتعزيز حساسية المركبات الحيوية FET ، مثل MoS2 وWSe 213،14 و graphene15،16 و Si nanowires17،18. ومع ذلك ، فإن التعقيد المرتبط بعمليات الهيكل والتصنيع قد أعاق الاستخدام الواسع النطاق لوحدات FET الحيوية منخفضة الأبعاد لأنها تتطلب عادة مواد متباينة للقناة وأقطاب المصدر / التصريف والفيلم العازل للبوابة.

كشف عملنا السابق أن ورقة من قطعة واحدة من أكسيد قصدير الإنديوم (ITO) يمكن أن تعمل كجسم حيوي ثنائي الأبعاد (2D) يشبه FET على أساس حقيقة أن ITO ، وهو أكسيد موصل ، يصبح شبه موصل عندما يكون سمكه صغيرا مثل ~ 20 نانومتر19،20،21،22. من خلال حفر الجزء الأوسط من فيلم رقيق مفرد موصل ITO بمحلول حمضي لجعله رقيقا للغاية ، مما يتيح تصنيع ITO المكون من قطعة واحدة بقناة شبه موصلة ، يمكن دمج أقطاب المصدر والتصريف والقناة بدون أي واجهات بشكل كامل21،22. بعد ذلك ، يتم نقع سطح قناة ITO في محاليل العينة باستخدام قطب مرجعي ، وبالتالي يعمل كجهاز ITO-ISFET بوابات المحلول. يظهر ITO-ISFET المكون من قطعة واحدة المحاط بالمحلول منحدرا أكثر حدة للعتبة الفرعية (SS) ، والذي يعزى بشكل أساسي إلى التلامس المباشر لسطح قناة ITO بمحلول عينة ، مقارنة ب ISFET التقليدي القائم على السيليكون بوابات المحلول (الشكل التكميلي 1 ب). هذا يعني أن السعة الكهربائية الكبيرة نسبيا ذات الطبقة المزدوجة في واجهة قناة / محلول ITO تعمل كعامل مهيمن يحدد SS19،20،21،22. علاوة على ذلك ، يظهر ITO-ISFET المكون من قطعة واحدة من المحلول استجابة الأس الهيدروجيني وفقا لعلاقة ديناميكية حرارية كيميائية (أي معادلة نرنست) 4،19،21. يحتوي سطح قناة ITO ، الذي يتلامس مع محلول مائي ، على مجموعات هيدروكسي تحافظ على حالة توازن مع أيونات الهيدروجين ذات الشحنات الموجبة ، اعتمادا على الأس الهيدروجيني ، بنفس طريقة أغشية الأكسيد أو النيتريد الأخرى2،3. علاوة على ذلك ، من خلال تشغيل ITO-ISFET المكون من قطعة واحدة ببوابات المحلول ، كان من الممكن اكتشاف الجزيئات الحيوية مثل الفيروسات وجزيئات الحمض النووي20،22.

توضح هذه المقالة طريقة بسيطة وسريعة لتصنيع ITO-ISFET من قطعة واحدة من المحلول للاستشعار الحيوي. على وجه الخصوص ، يتم استخدام عمليات الطباعة الحجرية الضوئية والنقش للتصنيع ببساطة ، ثم يتم إضافة محلول إلكتروليت إلى سطح قناة ITO باستخدام قطب مرجعي ؛ أي أن محلول العينة يعمل كقطب كهربائي لبوابة المحلول. لذلك ، يعمل ITO-ISFET المكون من قطعة واحدة المحمول بالمحلول كمستشعر للأس الهيدروجيني يتم الحصول عليه من خلال عملية التصنيع التي تستغرق نصف يوم فقط.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.

1. تصنيع ITO-ISFET من قطعة واحدة (الشكل 1 أ)

  1. زخرفة OFPR-800
    1. اغسل الركيزة الزجاجية (12 مم × 24 مم) عن طريق الصوتنة في الأسيتون والميثانول والماء لمدة 5 دقائق لكل منهما. بعد ذلك ، جفف الركيزة باستخدام منفاخ غاز N2 ثم اخبزها بعد ذلك على حرارة 110 درجة مئوية على لوح ساخن لمدة تزيد عن 5 دقائق لتجفيف الركيزة تماما.
    2. قم بتدوير الركيزة الزجاجية بطبقة OFPR-800 عند 500 دورة في الدقيقة لمدة 5 ثوان و 3000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. تحقق من توحيد الطلاء.
    3. اخبز الركيزة مسبقا على حرارة 110 درجة مئوية على طبق ساخن لمدة 5 دقائق. ثم قم بتبريد الركيزة إلى درجة حرارة الغرفة.
    4. ضع فيلم القناع الضوئي على الجانب المطلي بمقاومة الضوء من الركيزة وقم بإصلاحه بشريط (الشكل التكميلي 2 أ).
    5. تعريض الركيزة للأشعة فوق البنفسجية (200 واط) لمدة 40 ثانية في آلة الطباعة الحجرية الضوئية.
      ملاحظة: يعتمد وقت التعرض على المعدات المستخدمة ويعتمد على الجرعة المطلوبة من مقاومة الضوء.
    6. أخرج الركيزة من آلة الطباعة الحجرية الضوئية وقم بإزالة القناع الضوئي.
    7. قم بتطوير مقاومة الضوء في NMD-3 لمدة 1 دقيقة وتأكد من أن مقاومة الضوء تشكل نمطا حادا. ثم اغسل الركيزة عن طريق غمسها في الماء.
    8. جفف الركيزة عن طريق نفخ غاز N2 . بعد ذلك ، قم بخبز الركيزة بعد ذلك على لوح تسخين على حرارة 110 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
  2. ترسيب ITO
    1. قم بتثبيت الركيزة على حامل الركيزة بشريط وأدخلها في غرفة التفريغ لآلة الاخرق.
    2. ضخ غرفة الاخرق أقل من 10-3 باسكال.
    3. قم بإيداع ITO (في2O3 90٪ بالوزن و SnO2 10 wt٪) إلى سمك ~ 100 نانومتر عن طريق الاخرق بتردد الراديو عند 4 نانومتر / دقيقة تحت غاز Ar (0.2 باسكال) بدون تسخين.
  3. زخرفة SU-8 (الشكل 1 ب)
    1. ارفع المقاومة للضوء عن طريق الصوتنة في الأسيتون والميثانول والماء لمدة 5 دقائق لكل منهما. تأكد من عدم بقاء أي أجزاء صغيرة من ITO على الركائز. إذا بدا التلوث شديدا ، امسحه بماسحة نظيفة ثم نظف الركيزة عن طريق الصوتنة مرة أخرى.
    2. انفخ الركيزة بمنفاخ غاز N2 . ثم اخبز الركيزة على حرارة 110 درجة مئوية على طبق ساخن لتجفيف الركيزة تماما.
    3. قم بتدوير الركيزة الزجاجية بطبقة SU-8 3005 عند 500 دورة في الدقيقة لمدة 5 ثوان و 6000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. تحقق من توحيد الطلاء.
    4. اخبز الركيزة مسبقا عند 95 درجة مئوية على طبق ساخن لمدة 5 دقائق ثم قم بتبريد الركيزة إلى درجة حرارة الغرفة.
    5. ضع فيلم القناع الضوئي على الركيزة المطلية بمقاومة الضوء وقم بإصلاحه بشريط (الشكل التكميلي 2 ب).
    6. تعريض الركيزة للأشعة فوق البنفسجية (200 واط) لمدة 7 ثوان. بعد ذلك ، أخرج الركيزة من آلة الطباعة الحجرية الضوئية وقم بإزالة القناع الضوئي.
    7. اخبز الركيزة على حرارة 65 درجة مئوية لمدة دقيقتين و 95 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
    8. قم بتطوير مقاومة الضوء في مطور SU-8 لمدة 3 دقائق تحت تحريض قوي. ثم اغسل الركيزة في 2-بروبانول لمدة 1 دقيقة. تأكد من أن مقاومة الضوء متطورة بالكامل.
    9. جفف الركيزة عن طريق نفخ غاز N2 .
  4. تشكيل قناة ITO شبه الموصلة عن طريق النقش (الشكل 1 ج)
    1. تحضير 0.1 م حمض الهيدروكلوريك (HCl).
    2. قم بتوصيل أقطاب المصدر والتصريف ، كما هو موضح في الشكل 1 ب ، بمحلل معلمات أشباه الموصلات.
    3. حدد علامة التبويب اختبار كلاسيكي ثم حدد أخذ عينات I/V-t.
    4. اضبط الفاصل الزمني لأخذ العينات على 0.5 ثانية.
    5. قم بتطبيق جهد 1 فولت بين أقطاب المصدر والتصريف وحدد التيار الأولي (IDS0).
    6. ضع قطرة من محلول حمض الهيدروكلوريك المحضر (30 ميكرولتر) على منطقة قناة ITO المكشوفة. تأكد من أن السقوط يغطي منطقة القناة بالكامل.
    7. راقب التغير في الموصلية من خلال مراقبة التيار بين أقطاب المصدر والتصريف. استمر في النقش حتى ينخفض التيار إلى 10٪ من IDS0 الأولي.
    8. اشطف قناة ITO على الفور بالماء منزوع الأيونات لإيقاف النقش بمجرد أن تصل نسبة تيار النقش إلى 10٪ من IDS0 الأولي للتحكم في سمك قناة ITO (~ 10-20 نانومتر). يعتبر هذا ترانزستور من قطعة واحدة بدون واجهات بين أقطاب المصدر والقناة والتصريف.
    9. انفخ غاز N2 برفق لتجفيف الترانزستور المكون من قطعة واحدة باستخدام منفاخ غاز N2 .
    10. قم بتخزين الأجهزة في مجفف مفرغ حتى القياس.

2. القياسات الكهربائية ل ITO-ISFET من قطعة واحدة

  1. إعداد نظام القياس الكهربائي
    1. قم بتوصيل أقطاب المصدر والتصريف للترانزستور المكون من قطعة واحدة بمحلل معلمات أشباه الموصلات عبر تركيبات اختبار.
    2. ضع حلقة O من السيليكون حول سطح قناة ITO كبئر توضع فيه العينة.
    3. أضف 30 ميكرولتر من عازلة الفوسفات (PB ، درجة الحموضة 7.41) أو محاليل الأس الهيدروجيني القياسية الأخرى (الأس الهيدروجيني 4.01 و 6.86 و 7.41 و 9.18) بعناية في حلقة O المصنوعة من السيليكون لضمان الاتصال المباشر بين المحلول وسطح قناة ITO. يعمل هذا الحل كإلكتروليت البوابة.
    4. أدخل قطبا مرجعيا Ag / AgCl في محلول KCl مشبع ، متصل بإلكتروليت البوابة بواسطة جسر ملحي.
    5. قم بتوصيل القطب المرجعي Ag / AgCl بمحلل معلمات أشباه الموصلات ، والذي يعمل كقطب البوابة.
    6. قم بتشغيل B1500A وابدأ تشغيل برنامج EasyEXPART ، ثم افتح مساحة العمل.
  2. خصائص نقل I DS-V GS
    1. حدد علامة التبويب اختبار كلاسيكي ثم حدد مسح الإدخال / الصوت.
    2. قم بتوصيل قطب المصدر بالأرض.
    3. اضبط المعلمة لتطبيق جهد تصريف ثابت (VDS) يبلغ 1 فولت.
      ملاحظة: يجب أن تكون إمكانات كل قطب كهربائي -1 فولت - 1 فولت لتجنب التحليل الكهربائي للماء.
    4. اضبط نطاق الاجتياح لجهد البوابة (VGS) على -0.8 فولت - +0.8 فولت ومعدل الاجتياح على 50 مللي فولت / ثانية تقريبا.
      ملاحظة: يمكن التحكم في معدل المسح عن طريق ضبط "عدد الخطوات" على 141 و "التأخير" إلى 10 مللي ثانية، و "محول A/D" إلى HR ADC في وضع PLC (العامل: 2).
    5. اضبط عدد التكرارات على 10 دورات ، واستخدم البيانات التي تم الحصول عليها من الدورة الأخيرة للتحليل. في الوقت نفسه ، يتم الحصول على تيار التسرب بين أقطاب المصدر والبوابة (IGS).
    6. ابدأ القياس.
      ملاحظة: يتم حفظ جميع بيانات القياس تلقائيا في علامة التبويب "النتائج".
  3. خصائص نقل IDS-V DS
    1. حدد فئة CMOS في علامة التبويب اختبار التطبيق، ثم حدد وضع Id-Vd
    2. اضبط VGS للتغيير بالتتابع من 0 فولت إلى 0.8 فولت بفواصل زمنية 0.1 فولت.
    3. قم بتعيين VDS لكل VGS للمسح من 0 فولت إلى 1 فولت بفواصل زمنية 0.01 فولت.
    4. ابدأ القياس.
  4. خطوات المتابعة
    1. قم بإزالة الحلقة O واشطف سطح القناة بالماء منزوع الأيونات. ثم جفف جهاز ITO المكون من قطعة واحدة عن طريق نفخ غاز N2 .
    2. قم بتخزين الجهاز في مجفف الفراغ.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوضح الشكل 2 أ التغير في التيار (IDS0) المقاس أثناء النقش. ظل IDS0 ثابتا تقريبا حوالي 800 ثانية بعد بدء النقش. مع مزيد من الحفر ، بدأ IDS0 في الانخفاض بسرعة. يشير هذا إلى أن سمك فيلم ITO قد انخفض ، والذي كان يقترب من سمك طبقة النضوب في فيلم ITO19 ؛ وبالتالي ، بدأت الإلكترونات كناقلات تتأثر في القناة بإمكانات السطح ، وانخفضت الموصلية.

تم التحكم في وقت النقش للحصول على I

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وفقا للبروتوكول أعلاه ، يمكن تصنيع ITO-ISFET المكون من قطعة واحدة كمستشعر FET بوابات المحلول (على سبيل المثال ، مستشعر الأس الهيدروجيني) من خلال عملية قصيرة وبسيطة (حوالي نصف يوم). يظهر ITO خصائص شبه موصلة بسماكة طبقة استنفاد تبلغ حوالي 20 نانومتر أو أقل ، مما يجعلها مناسبة كقناة لجهاز ISFET المحمول بمحلول حساس للأس الهيدروجيني.

من خلال حفر الجزء الأوسط من طبقة رقيقة مفردة موصلة ITO بمحلول حمضي لجعلها رقيقة للغاية ، يمكن تصنيع ITO-ISFET من قطعة واحدة مع قناة ش...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنهم.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا البحث من قبل MERIT وبرنامج WINGS وجامعة طوكيو.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
1 متر حمض الهيدروكلوريكشركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات083-01095
2-بروبانولشركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات166-04831
أسيتونشركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات019-00353
سلك Agشركة نيلاكوإيه جي -401385
اجارشركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات010-15815
معيار محلول العازلة (محلول متساوي الفوسفات القياسي) درجة الحموضة 6.86 (25 درجة مئوية)شركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات025-03195
معيار محلول العازلة (محلول الفثالات القياسي للأس الهيدروجيني) درجة الحموضة 4.01 (25 درجة مئوية)شركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات028-03185
معيار محلول المخزن المؤقت (محلول قياسي للأس الهيدروجيني رباعي البورات) درجة الحموضة 9.18 (25 درجة مئوية)شركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات028-03205
شريط كربونينيشين إيم7321
محلل كهروكيميائيأداة BAS618 [إ]
قناع الفيلمUnnoGiken المحدودةحسب الطلب
صحن ساخنبصفتك شركة واحدة.ND-1
ميثانولشركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات137-01823
زجاج الغطاء الصغيرماتسونامي الزجاج الصناعي المحدودة12× 24 رقم 5للركيزة الزجاجية
ماصة دقيقةإيبندورف إس إي3123000055
NMD-3طوكيو أوكا كوغيو المحدودةNMD-3
أوفبر-800طوكيو أوكا كوغيو المحدودةأوفبر-800
محلول قياسي لدرجة الحموضة الفوسفاتشركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات166-17445
آلة الطباعة الحجرية الضوئيةنيوترونيكس كوينتيلPhL Q-2001CT
كروليد البوتاسيومشركة فوجي فيلم واكو بيور كيماويات163-03545
محلل معلمات جهاز أشباه الموصلاتالرؤية الرئيسيةب 1500 أSoftwere Verion: Rev 5 و 6
محلل معلمات جهاز أشباه الموصلات وحدات قياس المصدرالرؤية الرئيسيةب 1517 أللمصدر والصرف والبوابة   ؛  
جهاز أشباه الموصلات محلل المعلمات اختبار لاعبا اساسياالرؤية الرئيسيةB1500A Opt A5F
حلقة سيليكونMasuokaTokyo Co.، Ltd.ف-5
تدور المغطيMIKASA المحدودةإم إس إيه 100
آلة الاخرقشركة ULVACحسب الطلب
سو-8 3005نيبون كاياكو المحدودةسو8-3005
مطور SU-8نيبون كاياكو المحدودةمطور SU-8
حمام بالموجات فوق الصوتيةشركة SND المحدودةيو إس -102
مقياس التداخل بالضوء الأبيضشركة كينسفي كيه - X3000

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sakata, T. Biologically coupled gate field-effect transistors meet in vitro diagnostics. ACS Omega. 4 (7), 11852-11862 (2019).
  2. Matsuo, T., Wise, K. D. An integrated field-effect electrode for biopotential recording. IEEE Trans Biomed Eng. BME-21 (6), 485-487 (1974).
  3. Esashi, M., Matsuo, T. Integrated micro-multi-ion sensor using field effect of semiconductor. IEEE Trans Biomed Eng. BME-25 (2), 184-192 (1978).
  4. Zaifuddin, N. M., et al. pH sensor based on chemical-vapor-deposition-synthesized graphene transistor array. Jpn J Appl Phys. 52, 06GK04(2013).
  5. Gou, P., et al. Carbon nanotube chemiresistor for wireless pH sensing. Sci Rep. 4, 4468(2015).
  6. Kajisa, T., Yanagimoto, Y., Saito, A., Sakata, T. Biocompatible poly(catecholamine)-film electrode for potentiometric cell sensing. ACS Sens. 3 (2), 476-483 (2018).
  7. Sakata, T., et al. Ion-sensitive transparent-gate transistor for visible cell sensing. Anal Chem. 89 (7), 3901-3908 (2017).
  8. Satake, H., Sakata, T. Electropolymerized poly(toluidine blue O) film electrode for potentiometric biosensing. Sens Mater. 30 (10), 2333-2341 (2018).
  9. Minamiki, T., Sekine, T., Aiko, M., Su, S., Minami, T. An organic FET with an aluminum oxide extended gate for pH sensing. Sens Mater. 31 (1), 99-106 (2019).
  10. Nishida, H., et al. Self-oriented immobilization of DNA polymerase tagged by titanium-binding peptide motif. Langmuir. 31 (2), 732-740 (2015).
  11. Sakata, T., Nishitani, S., Kajisa, T. Molecularly imprinted polymer-based bioelectrical interfaces with intrinsic molecular charges. RSC Adv. 10, 16999-17013 (2020).
  12. Sakata, T. Signal transduction interfaces for field-effect transistor-based biosensors. Commun Chem. 7, 1-14 (2024).
  13. Sarkar, D., et al. MoS2 field-effect transistor for next-generation label-free biosensors. ACS Nano. 8 (4), 3992-4003 (2014).
  14. Nam, H., et al. Fabrication and comparison of MoS2 and WSe2 field-effect transistor biosensors. J Vac Sci Technol B. 33 (6), 06FG01(2015).
  15. Jafari, B. Highly sensitive label-free biosensor: Graphene/CaF2 multilayer for gas, cancer, virus, and diabetes detection with enhanced quality factor and figure of merit. Sci Rep. 13 (1), 16184(2023).
  16. Senguptaa, J., Hussain, C. M. Graphene-based field-effect transistor biosensors for the rapid detection and analysis of viruses: A perspective in view of COVID-19. Carbon Trends. 2, 100011(2021).
  17. Zhao, W. Si nanowire Bio-FET for electrical and label-free detection of cancer cell-derived exosomes. Microsyst Nanoeng. 8, 57(2022).
  18. Zhang, H., et al. Design and fabrication of silicon nanowire-based biosensors with integration of critical factors: Toward ultrasensitive specific detection of biomolecules. ACS Appl Mater Interfaces. 12 (46), 51808-51819 (2020).
  19. Sakata, T., Nishitani, S., Saito, A., Fukasawa, Y. Solution-gated ultrathin channel indium tin oxide-based field-effect transistor fabricated by a one-step procedure that enables high-performance ion sensing and biosensing. ACS Appl Mater Interfaces. 13 (32), 38569-38578 (2021).
  20. Katayama, R., Sakata, T. Effect of surface modification on the fundamental electrical characteristics of solution-gated indium tin oxide-based thin-film transistor fabricated by one-step sputtering. Langmuir. 39 (12), 4282-4290 (2023).
  21. Katayama, R., Sakata, T. Simple fabrication method for solution-gated one-piece transistors for biosensing applications. ECS Trans. 111 (3), 37-43 (2023).
  22. Katayama, R., Dong, X., Sakata, T. Steep subthreshold slope in solution-gated indium-tin-oxide-based one-piece thin-film transistor enables highly sensitive biosensing. ACS Appl Electron Mater. 7 (5), 1862-1870 (2025).
  23. Nishimura, A., Katayama, R., Sakata, T. Effects of surface oxygen vacancies and hydroxy groups on electrical characteristics in solution-gated one-piece indium-tin-oxide-based field-effect transistors. Langmuir. 41 (1), 607-613 (2025).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة