Questo protocollo descrive la fabbricazione di un transistor a effetto di campo sensibile agli ioni (ISFET) basato su ossido di indio e stagno (ITO), che può essere costruito come sensore FET solution-gated (ad esempio, sensore di pH) utilizzando un processo breve e semplice (circa mezza giornata). Questo ITO-ISFET monopezzo può essere applicato anche al biorilevamento.
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Articolo metodologico
Fabbricazione di un transistor monopezzo a base di ossido di indio-stagno solution-gated che consente il biorilevamento sensibile
In questo articolo
Sommario
Abstract
In questo rapporto viene presentato un metodo semplice e rapido per fabbricare un transistor ad effetto di campo sensibile agli ioni (ISFET) (ITO-ISFET) basato su ossido di indio e stagno (ITO) per il biorilevamento. Sebbene l'ITO sia un ossido conduttivo, presenta proprietà semiconduttive con uno spessore dello strato di deplezione di circa 20 nm o meno, il che lo rende adatto come canale di un ISFET sensibile alla soluzione dipendente dal pH. In particolare, incidendo la parte centrale di un singolo film sottile ITO conduttivo con una soluzione acida per renderlo ultrasottile, è possibile fabbricare un ITO-ISFET monopezzo con un canale semiconduttivo. La sorgente, gli elettrodi di drenaggio e il canale sono completamente integrati senza interfacce. La superficie del canale ITO viene quindi immersa in soluzioni campione con un elettrodo di riferimento, consentendogli di funzionare come un ISFET solution-gated. Pertanto, l'ITO-ISFET monopezzo può essere fabbricato in modo semplice e rapido utilizzando solo lo sputtering seguito dall'incisione attraverso una tecnica di fotolitografia, con la soluzione del campione che funge comodamente da cancello.
Introduzione
È stato proposto un transistor a effetto di campo sensibile agli ioni (ISFET) solution-gated per la rilevazione di ioni in ambienti biologici1. In questo dispositivo, una soluzione elettrolitica induce il potenziale interfacciale tra la soluzione e l'isolante del gate invece di un gate metallico in un transistor a semiconduttore di ossido di metallo (MOS), anche se è essenziale utilizzare un elettrodo di riferimento nella soluzione. Un isolante per cancelli è composto principalmente da membrane di ossido o nitruro come Ta2O5, Al2O3, SiO2 e Si3N4; pertanto, i gruppi oss....
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Protocollo
I reagenti e le attrezzature utilizzate in questo studio sono elencati nella Tabella dei materiali.
1. Fabbricazione di ITO-ISFET monopezzo ( Figura 1A)
- Modellazione di OFPR-800
- Lavare il substrato di vetro (12 mm × 24 mm) mediante sonicazione in acetone, metanolo e acqua per 5 minuti ciascuno. Quindi, asciugare il supporto con un soffiatore di gas N2 e successivamente cuocerlo a 110 °C su una piastra calda per più di 5 minuti per asciugare completamente il supporto.
- Centrifugare il substrato d....
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Risultati
La Figura 2A mostra la variazione di corrente (IDS0) misurata durante l'incisione. IDS0 è rimasto quasi costante circa 800 s dopo l'inizio dell'incisione. Con ulteriori incisioni, IDS0 iniziò a diminuire rapidamente. Ciò indica che lo spessore del film ITO è diminuito, avvicinandosi allo spessore dello strato di deplezione nel film ITO19; In tal modo, gli elettroni come portatori iniziarono ad essere influenz.......
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Discussione
Secondo il protocollo di cui sopra, l'ITO-ISFET monopezzo può essere fabbricato come sensore FET solution-gated (ad esempio, sensore di pH) attraverso un processo breve e semplice (circa mezza giornata). L'ITO presenta proprietà semiconduttive con uno spessore dello strato di deplezione di circa 20 nm o meno, il che lo rende adatto come canale di un ISFET sensibile alla soluzione dipendente dal pH.
Incidendo la parte centrale di un singolo film sottile ITO con.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata supportata da MERIT, WINGS Program e dall'Università di Tokyo.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1 milione di HCl | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 083-01095 | |
| 2-propanolo | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 166-04831 | |
| Acetone | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 019-00353 | |
| Filo agricolo | La Nilaco Corp. | AG-401385 | |
| Agar | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 010-15815 | |
| Soluzione tampone standard (soluzione equimolale standard pH fosfato) pH6,86 (25 gradi C) | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 025-03195 | |
| Soluzione tampone standard (soluzione standard pH ftalati) pH4,01 (25 gradi C) | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 028-03185 | |
| Soluzione tampone standard (tetraborato pH Soluzione standard) pH9,18 (25 gradi C) | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 028-03205 | |
| Nastro di carbonio | Nisshin-EM | 7321 | |
| Analizzatore elettrochimico | Strumento BAS | 618 E | |
| Maschera per film | UnnoGiken Co., Ltd. | Personalizzato | |
| Piastra riscaldante | Come One Corp. | ND-1 | |
| Metanolo | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 137-01823 | |
| Vetro di copertura micro | Matsunami Glass Ind., Ltd | 12&volte; 24 No.5 | per substrato in vetro |
| Micropipetta | Eppendorf SE | 3123000055 | |
| NMD-3 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | NMD-3 | |
| OFPR-800 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | OFPR-800 | |
| Soluzione standard di fosfato pH | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 166-17445 | |
| Macchina per fotolitografia | Neutronix Quintel | PhL Q-2001CT | |
| Pottasium Chrolide | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 163-03545 | |
| Analizzatore di parametri per dispositivi a semiconduttore | Vista chiave | B1500A | Versione SoftWere: Rev 5 e 6 |
| Analizzatore di parametri per dispositivi a semiconduttore Unità di misura della sorgente | Vista chiave | B1517A | per sorgente, scarico e cancello |
| Dispositivo di prova per analizzatore di parametri del dispositivo a semiconduttore | Vista chiave | B1500A Opt A5F | |
| O-ring in silicone | MasuokaTokyo Co., Ltd. | P-5 | |
| Spin coater | MIKASA Co., Ltd | MS-A100 | |
| Macchina sputtering | ULVAC Inc. | Personalizzato | |
| SU-8 3005 | Nippon Kayaku Co., Ltd. | SU8-3005 | |
| Sviluppatore SU-8 | Nippon Kayaku Co., Ltd. | Sviluppatore SU-8 | |
| Bagno ad ultrasuoni | SND Co., Ltd. | US-102 | |
| Interferometro a luce bianca | KEYENCE Corp. | VK-X3000 |
Riferimenti
- Sakata, T. Biologically coupled gate field-effect transistors meet in vitro diagnostics. ACS Omega. 4 (7), 11852-11862 (2019).
- Matsuo, T., Wise, K. D. An integrated field-effect electrode for biopotential recording. IEEE Trans Biomed Eng. BME-21
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Ristampe e permessi
