Name: Bereiding van silicium Nanowire veldeffecttransistor voor chemische en biosensoren toepassingen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 25 s
Description: Leer de voorbereiding van silicium nanowire veldeffecttransistoren voor DNA-biosensoren. Deze methode verifieert bioprobe-immobilisatie en biedt hooggevoelige detectie van nucleïnezuren voor klinische diagnostiek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit onderzoek werd financieel ondersteund door het Ministerie van Wetenschap en Technologie, Taiwan (104-2514-S-009 -001, 104-2627-M-009-001 en 102-2311-B-009-004-MY3). We danken de National Nano Device Laboratories (NDL) voor hun waardevolle hulp tijdens de fabricage en analyse van apparaten.

1. Fabricage en Conservering van pSNWFET Devices <ol><li> Device Fabrication Opmerking: De pSNWFET werd vervaardigd onder toepassing van een zijwand afstandhouder techniek zoals eerder beschreven 23,24. <ol><li> Bereid de poort diëlektrische laag. <ol><li> Cap een 100-nm dikke thermische oxide (SiO 2) laag op een Si-substraat met de natte oxydatie 25 (O 2 en H 2 procesgas bij 980 ° C gedurende 4 uur). </li><li> Storten een 50-nm dikke nitride (Si 3N 4) laag met lage druk deposition (LPCVD) 25 chemische damp bij 980 ° C gedurende 4 uur. </li></ol></li><li> Stort een 100-nm dikke tetraethylorthosilicaat (TEOS) laag 25 door LPCVD bij 780 ° C gedurende 4 uur. </li><li> Voer standaard lithografie met behulp van een I-lijn stepper aan de oxide dummy structuren te definiëren. <ol><li> De vacht van de wafer oppervlak met een 830-nm-dikke fotoresistlaag. </li><li> iknsert een patroon gedefinieerd fotomasker in de I-lijn stepper. </li><li> Verwerk de belichting via de I-lijn stepper (golflengte: 365 nm) met een sterkte van 1980 J bij kamertemperatuur. </li><li> Ontwikkelen van de wafer binnen een ontwikkelaar gedurende 5 minuten. </li><li> Voer het isotroop etsproces met behulp van een standaard inductief gekoppeld plasma 25 etser met HBr en Cl plasmagas gedurende 1 min. </li></ol></li><li> Stort een 100-nm dikke amorf silicium (α-Si) laag 25 door LPCVD. </li><li> Voer een gloeistap bij 600 ° C in N2 omgevingstemperatuur gedurende 24 uur aan de α-Si te vormen tot een polykristallijne structuur. </li><li> Implantaat fosfor ionen door source / drain (S / D) doping bij lage energie (5E 15 cm -2) 25. </li><li> Voer standaard lithografie met behulp van de I-lijn stepper aan de poly-Si-laag te verwijderen en de polysilicium nanodraad (pSNW) 25. Opmerking: Herhaal stap 1.1.3 om dop implanterenmieren anders dan S / D regio plaatsen met poly-Si verwijdering en vormen de zijwand Si kanalen in een zelfregistrerende wijze. </li><li> Voer de passivatie (200-nm dikke oxidelaag TEOS) met LPCVD bij 780 ° C gedurende 5 uur 25. </li><li> Voer standaard lithografie met behulp van de I-lijn stepper aan de nanodraad kanalen en vorm testen pads bloot te leggen met behulp van de twee-staps droog / nat etsproces. <ol><li> Herhaal stap 1.1.3. </li><li> Voer het natte etsproces (DHF: HF / H2O gedurende 1 min). </li></ol></li></ol></li><li> wafer behoud <ol><li> Verzegeling van de wafer in een vacuüm opbergtas en op te slaan in een elektronische droge kast (relatieve vochtigheid &lt;40% bij kamertemperatuur). </li></ol></li></ol> 2. Voorbehandeling van de Device <ol><li> apparaat reinigen <ol><li> Spoel het apparaat met pure aceton. </li><li> Ultrasone trillingen (46 kHz, 80 W) van het apparaat in pure aceton gedurende 10 min. </li> &lt;li&gt; Ultrasone trillingen (46 kHz, 80 W) de inrichting in zuivere ethanol (99,5%) gedurende 5 min. </li><li> Föhn het oppervlak van de inrichting met stikstof. </li></ol></li><li> zuurstofplasma <ol><li> Behandel het apparaat met O2 plasma bij 18 W gedurende 30 seconden. </li></ol></li></ol> 3. Immobilisatie van de DNA-probe op het apparaat Surface <ol><li> Aminegroep modificatie <ol><li> Dompel het apparaat in een 2,0% (3-aminopropyl) triethoxysilaan (APTES) / ethanol oplossing gedurende 30 min. </li><li> Was het apparaat met ethanol drie keer, en ultrasone trillingen (46 kHz, 80 W) de inrichting in ethanol gedurende 10 minuten. </li><li> Verwarm het apparaat op een hete plaat bij 120 ° C gedurende 10 minuten tot amine groepen op SNWs. </li></ol></li><li> Aldehydegroep modificatie <ol><li> Dompel het apparaat in 12,5% glutaaraldehyde gedurende 1 uur bij kamertemperatuur aldehyde groepen op het oppervlak. Vermijd blootstelling aan licht. </li><li> Was het apparaat with 10 mM natriumfosfaatbuffer (Na-PB, pH 7,0) driemaal en föhn het oppervlak van de inrichting met stikstof. </li></ol></li><li> DNA probe immobilisatie <ol><li> Dompel het apparaat in een oplossing die 1 uM DNA probes nacht. </li><li> Dompel het apparaat in 10 mM Tris buffer (pH 8,0) met 4,0 mM NaBH3CN gedurende 30 min om de ongereageerde aldehydegroepen blokkeren. </li><li> Was het apparaat met Na-PB (pH 7,0) driemaal en föhn het oppervlak van de inrichting met stikstof. </li></ol></li></ol> 4. Bevestiging en de analyse van het oppervlaktewater Wijziging op pSNWFET <ol><li> pH-profiel na elke stap van oppervlaktemodificatie <ol><li> Bereid 10 mM Na-PB pH 3,0-9,0. <ol><li> Bereid 10 mM natriumfosfaat tribasisch dodeca- (Na 3 PO 4) in gedeïoniseerd water (pH 11,60). </li><li> Bereid 10 mM fosforzuur (H 3 PO 4) in gedemineraliseerd water(PH 2,35). </li><li> Plaats de pH elektrode in 500 ml 10 mM Na 3 PO 4 buffer en meng deze oplossing met verschillende volumes 10 mM H 3 PO 4 buffer tijdens het meten van de pH buffers met een pH van 3,0, 4,0, 5,0 te verkrijgen, 6,0 , 7,0, 8,0 en 9,0. </li></ol></li><li> AC geleidingsmeting Opmerking: De meetschakeling omvatte een kleine AC-signaalgenerator en een Au Microdraaden die diende als de vloeistof poortelektrode. <ol><li> Bepaal de optimale vloeistof gate spanning (V LG) voor de meting 26 bij elke wijziging stap (stappen 2.2, 3.1, 3.2 en 3.3). Opmerking: De elektrische eigenschappen van de inrichting na vier oppervlakmodificaties op SNW werden gemeten zoals beschreven in dit hoofdstuk. In stap 2,2 wordt het ongemodificeerde pSNWFET met de natuurlijke oxidelaag gewijzigd; stap 3.1 met zich meebrengt, het wijzigen van het apparaat met de aminegroep van APTES; stap 3.2 omvat modificatie met de ongeladenfunctionele groep glutaaraldehyde; en stap 3.3 gaat om DNA-probe modificatie. <ol><li> Lever de 10 mM Na-PB (pH 7,0) oplossing van het SNW oppervlak met een injectiepomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / uur) voor direct contact met de SNW. </li><li> Meet de real-time geleiding van het apparaat tijdens het vegen V LG 0,80-1,30 V. <ol><li> Uitvoeren geleidingsmeting via de lock-in techniek 27 bij kamertemperatuur. </li><li> Converteren de AC stroom signalen in een wisselspanning signaal met behulp van een low-noise huidige voorversterker. </li><li> Verzamel gegevens over de geleiding (G) bij toenemende V LG 0,80-1,30 V (interval = 0,02 V). </li></ol></li><li> Bepaal de optimale V LG (gevoeligste LG V) van de inrichting 26. <ol><li> Zet de LG GV curves van stap 4.1.2.1.2.3 om de vergelijking van de curve te verkrijgen. </li><li> Differentiate de vergelijking, en bereken de waarden in elk punt van V LG. </li><li> Verdeel de waarde uit stap 4.1.2.1.3.2 door G, en bepaalt de optimale V LG volgens het maximumaantal. </li></ol></li></ol></li><li> Meet de real-time geleiding van het pH-profiel bij elke stap van de oppervlaktemodificatie. <ol><li> Uitvoeren geleidingsmeting via de lock-in techniek 27 bij kamertemperatuur. </li><li> Reken de wisselstroom signaal in wisselspanning signalen met behulp van een low-noise huidige voorversterker. </li><li> Stel de optimale V LG voor elke stap van oppervlaktemodificatie (stap 2,2 V LG = 1,02, stap 3.1: V LG = 0,98, stap 3.2: V LG = 0,98, en stap 3.3: V LG = 1,0). </li><li> Lever de 10 mM Na-PB-oplossing met pH-waarden 3,0-9,0 om de SNW oppervlak (debiet: 5,0 ml / uur), En gegevens verzamelen over conductantie bij een drain spanning van 0,01 V. </li></ol></li></ol></li></ol></li><li> Meting van mechanische eigenschappen (I D -V BG curve) van de inrichting in 10 mM Na-PB (pH 7,0) na iedere stap van oppervlaktemodificatie (stap 2,2, 3,1, 3,2 en 3,3). Opmerking: De elektrische eigenschappen van de inrichting na vier oppervlakmodificaties op SNW gemeten: in stap 2.2, wordt het ongemodificeerde pSNWFET met de natuurlijke oxidelaag gewijzigd; 3,1 stap omvat aanpassen van het apparaat met de aminegroep van APTES; 3,2 stap houdt modificatie met ongeladen functionele groep glutaaraldehyde; en stap 3.3 met zich meebrengt DNA-probe wijziging. <ol><li> Lever de 10 mM Na-PB (pH 7,0) oplossing van het SNW oppervlak (stappen 2,2, 3,1, 3,2 en 3,3) via een injectiepomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / uur) voor direct contact met de SNW. </li><li> Meet de I D </em&gt; Van de inrichting (stap 2,2, 3,1, 3,2 en 3,3) met een commercieel halfgeleider analysator en software. <ol><li> Selecteer de &quot;nMOSFET&quot; mode. </li><li> Selecteer &quot;I D - V BG&quot; modules. Opmerking: I D is de drain / source huidige en V BG is de back gate spanning. </li><li> Stel een constante voorspanning (VD = 0,5 V) tijdens het vegen de gatepotentiaal (V BG) van -1 tot 3,0 V (interval = 0,2 V). </li><li> Klik op het pictogram Uitvoeren om I D te verkrijgen - V BG bochten. </li></ol></li></ol></li></ol> 5. DNA Biosensing Opmerking: In een typisch experiment I D - is VB G curve driemaal zodat geen verdere variant is bepaald observed. <ol><li> Bepaling van de basislijn <ol><li> Lever de 10 mM Na-PB (pH 7,0) aan de DNA-probe geïmmobiliseerd SNW oppervlak gedurende 10 min via een injectiespuit pomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / uur), en incubeer de SNW gedurende 30 min. </li><li> Meet de I D van het apparaat (herhaal stap 4.2.2). </li></ol></li><li> Sensing DNA / DNA hybridisatie <ol><li> Belasting 22:00 complementaire doelwit DNA op de DNA-probe geïmmobiliseerd SNW oppervlak gedurende 10 min via een injectiespuit pomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / uur), en incubeer de SNW gedurende 30 min. </li><li> Lever de 10 mM Na-PB (pH 7,0) op het oppervlak SNW gedurende 10 min via een injectiespuit pomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / h) teneinde de ongebonden doelwit DNA weg te wassen. </li><li> Herhaal stap 4.2.2 op de I D van de inrichting te meten. </li></ol></li><li> Herbevestigen het signaal van DNA / DNA-hybridisatie. <ol><li> Load 1 nM herstel van DNA op tHij DNA probe geïmmobiliseerd SNW oppervlak gedurende 10 min via een injectiespuit pomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / uur), en incubeer de SNW gedurende 30 min. </li><li> Lever de 10 mM Na-PB (pH 7,0) op het oppervlak SNW gedurende 10 min via een injectiespuit pomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / uur). </li><li> Herhaal stap 4.2.2 op de I D van de inrichting te meten. </li></ol></li><li> negatieve controle <ol><li> Belasting 100 pM non-complementair DNA op de DNA-probe geïmmobiliseerd SNW oppervlak gedurende 10 min via een injectiespuit pomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / uur), en incubeer de SNW gedurende 30 min. </li><li> Lever de 10 mM Na-PB (pH 7,0) op het oppervlak SNW gedurende 10 min via een injectiespuit pomp (stroomsnelheid: 5,0 ml / uur). </li><li> Herhaal stap 4.2.2 op de I D van de inrichting te meten. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Lin, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+composition+and+interactions+of+mobile+charges+with+immobilized+molecules+on+polycrystalline+silicon+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Sensor+Actuat+B-Chem+211%22%5BJournal%5D)">Surface composition and interactions of mobile charges with immobilized molecules on polycrystalline silicon nanowires.</a> Sensor Actuat B-Chem 211. 211, 7-16 (2015).</li>
<li>Patolsky, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+detection+of+single+viruses%5BTitle%5D)+AND+%22P+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Electrical detection of single viruses.</a> P Natl Acad Sci USA. 101, 14017-14022 (2004).</li>
<li>Wang, W. U., Chen, C., Lin, K. H., Fang, Y., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+detection+of+small-molecule-protein+interactions+by+using+nanowire+nanosensors%5BTitle%5D)+AND+%22P+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Label-free detection of small-molecule-protein interactions by using nanowire nanosensors.</a> P Natl Acad Sci USA. 102, 3208-3212 (2005).</li>
<li>Patolsky, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection%2C+stimulation%2C+and+inhibition+of+neuronal+signals+with+high-density+nanowire+transistor+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Detection, stimulation, and inhibition of neuronal signals with high-density nanowire transistor arrays.</a> Science. 313, 1100-1104 (2006).</li>
<li>Bi, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+electrochemical+calcium+sensors+by+using+silicon+nanowires+modified+with+phosphotyrosine%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Development of electrochemical calcium sensors by using silicon nanowires modified with phosphotyrosine.</a> Biosens Bioelectron. 23, 1442-1448 (2008).</li>
<li>Lin, T. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+detection+of+protein-protein+interactions+using+a+calmodulin-modified+nanowire+transistor%5BTitle%5D)+AND+%22P+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Label-free detection of protein-protein interactions using a calmodulin-modified nanowire transistor.</a> P Natl Acad Sci USA. 107, 1047-1052 (2010).</li>
<li>Mishra, N. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-sensitive+detection+of+bacterial+toxin+with+silicon+nanowire+transistor%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Ultra-sensitive detection of bacterial toxin with silicon nanowire transistor.</a> Lab on a chip. 8, 868-871 (2008).</li>
<li>Lin, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+detection+of+dopamine+using+a+polysilicon+nanowire+field-effect+transistor%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive detection of dopamine using a polysilicon nanowire field-effect transistor.</a> Chem Commun. , 5749-5751 (2008).</li>
<li>Hahm, J., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+ultrasensitive+electrical+detection+of+DNA+and+DNA+sequence+variations+using+nanowire+nanosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Direct ultrasensitive electrical detection of DNA and DNA sequence variations using nanowire nanosensors.</a> Nano Lett. 4, 51-54 (2004).</li>
<li>Lin, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly-silicon+nanowire+field-effect+transistor+for+ultrasensitive+and+label-free+detection+of+pathogenic+avian+influenza+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Poly-silicon nanowire field-effect transistor for ultrasensitive and label-free detection of pathogenic avian influenza DNA.</a> Biosens Bioelectron. 24, 3019-3024 (2009).</li>
<li>Wu, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+biosensing+of+a+gene+mutation+using+a+silicon+nanowire+field-effect+transistor%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Label-free biosensing of a gene mutation using a silicon nanowire field-effect transistor.</a> Biosens Bioelectron. 25, 820-825 (2009).</li>
<li>Zhang, G. -J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+nanowire+biosensor+for+highly+sensitive+and+rapid+detection+of+Dengue+virus%5BTitle%5D)+AND+%22Sensor+Actuat+B-Chem%22%5BJournal%5D)">Silicon nanowire biosensor for highly sensitive and rapid detection of Dengue virus.</a> Sensor Actuat B-Chem. 146, 138-144 (2010).</li>
<li>Lu, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CMOS-compatible+silicon+nanowire+field-effect+transistors+for+ultrasensitive+and+label-free+microRNAs+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">CMOS-compatible silicon nanowire field-effect transistors for ultrasensitive and label-free microRNAs sensing.</a> Small. 10, 2022-2028 (2014).</li>
<li>Zheng, G., Patolsky, F., Cui, Y., Wang, W. U., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiplexed+electrical+detection+of+cancer+markers+with+nanowire+sensor+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Multiplexed electrical detection of cancer markers with nanowire sensor arrays.</a> Nat Biotechnol. 23, 1294-1301 (2005).</li>
<li>Choi, J. H., Kim, H., Choi, J. H., Choi, J. W., Oh, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Signal+enhancement+of+silicon+nanowire-based+biosensor+for+detection+of+matrix+metalloproteinase-2+using+DNA-Au+nanoparticle+complexes%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Signal enhancement of silicon nanowire-based biosensor for detection of matrix metalloproteinase-2 using DNA-Au nanoparticle complexes.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 5, 12023-12028 (2013).</li>
<li>Lin, T. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+silicon+nanowire+field-effect+transistors+for+fast+protein-protein+interaction+screening%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Improved silicon nanowire field-effect transistors for fast protein-protein interaction screening.</a> Lab Chip. 13, 676-684 (2013).</li>
<li>Chen, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sensitive+and+selective+magnetic+graphene+composite-modified+polycrystalline-silicon+nanowire+field-effect+transistor+for+bladder+cancer+diagnosis%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">A sensitive and selective magnetic graphene composite-modified polycrystalline-silicon nanowire field-effect transistor for bladder cancer diagnosis.</a> Biosens Bioelectron. 66, 198-207 (2015).</li>
<li>Lee, H. S., Kim, K. S., Kim, C. J., Hahn, S. K., Jo, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+detection+of+VEGFs+for+cancer+diagnoses+using+anti-vascular+endotherial+growth+factor+aptamer-modified+Si+nanowire+FETs%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Electrical detection of VEGFs for cancer diagnoses using anti-vascular endotherial growth factor aptamer-modified Si nanowire FETs.</a> Biosens Bioelectron. 24, 1801-1805 (2009).</li>
<li>Chua, J. H., Chee, R. E., Agarwal, A., Wong, S. M., Zhang, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+electrical+detection+of+cardiac+biomarker+with+complementary+metal-oxide+semiconductor-compatible+silicon+nanowire+sensor+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Label-free electrical detection of cardiac biomarker with complementary metal-oxide semiconductor-compatible silicon nanowire sensor arrays.</a> Anal Chem. 81, 6266-6271 (2009).</li>
<li>Lu, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+and+rapid+electrical+detection+of+hTSH+with+CMOS-compatible+silicon+nanowire+transistor+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Label-free and rapid electrical detection of hTSH with CMOS-compatible silicon nanowire transistor arrays.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 6, 20378-20384 (2014).</li>
<li>Chen, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic-composite-modified+polycrystalline+silicon+nanowire+field-effect+transistor+for+vascular+endothelial+growth+factor+detection+and+cancer+diagnosis%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Magnetic-composite-modified polycrystalline silicon nanowire field-effect transistor for vascular endothelial growth factor detection and cancer diagnosis.</a> Anal Chem. 86, 9443-9450 (2014).</li>
<li>Zhang, Y. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+Nanowire+Biosensor+for+Highly+Sensitive+and+Multiplexed+Detection+of+Oral+Squamous+Cell+Carcinoma+Biomarkers+in+Saliva%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Sci%22%5BJournal%5D)">Silicon Nanowire Biosensor for Highly Sensitive and Multiplexed Detection of Oral Squamous Cell Carcinoma Biomarkers in Saliva.</a> Anal Sci. 31, 73-78 (2015).</li>
<li>Lin, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+and+low-cost+method+to+fabricate+TFTs+with+poly-Si+nanowire+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Ieee+Electr+Device+L%22%5BJournal%5D)">A simple and low-cost method to fabricate TFTs with poly-Si nanowire channel.</a> Ieee Electr Device L. 26, 643-645 (2005).</li>
<li>Lin, H. C., Lee, M. H., Su, C. J., Shen, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+characterization+of+nanowire+transistors+with+solid-phase+crystallized+poly-Si+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Ieee+T+Electron+Dev%22%5BJournal%5D)">Fabrication and characterization of nanowire transistors with solid-phase crystallized poly-Si channels.</a> Ieee T Electron Dev. 53, 2471-2477 (2006).</li>
<li>Doering, R., Nishi, Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDoering%2C+R+%22Handbook+of+semiconductor+manufacturing+technology%22">Handbook of semiconductor manufacturing technology</a>. , 2nd, CRC Press. (2008).</li>
<li>Lu, M. P., Hsiao, C. Y., Lai, W. T., Yang, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+the+sensitivity+of+nanowire-based+biosensors+using+liquid-gating%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Probing the sensitivity of nanowire-based biosensors using liquid-gating.</a> Nanotechnology. 21 (425505), (2010).</li>
<li>Gaspar, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+lock+in+amplifier%3A+study%2C+design+and+development+with+a+digital+signal+processor%5BTitle%5D)+AND+%22Microprocess+Microsy%22%5BJournal%5D)">Digital lock in amplifier: study, design and development with a digital signal processor.</a> Microprocess Microsy. 28, 157-162 (2004).</li>
<li>Vezenov, D. V., Noy, A., Rozsnyai, L. F., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+titrations+and+ionization+state+sensitive+imaging+of+functional+groups+in+aqueous+solutions+by+chemical+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">Force titrations and ionization state sensitive imaging of functional groups in aqueous solutions by chemical force microscopy.</a> J Am Chem Soc. 119, 2006-2015 (1997).</li>
<li>Townsend, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+evaluation+of+the+FluChip+diagnostic+microarray+for+influenza+virus+surveillance%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Experimental evaluation of the FluChip diagnostic microarray for influenza virus surveillance.</a> J Clin Microbiol. 44, 2863-2871 (2006).</li>
<li>Wang, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+detection+and+differentiation+of+Newcastle+disease+and+avian+influenza+viruses+using+oligonucleotide+microarrays%5BTitle%5D)+AND+%22Vet+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Simultaneous detection and differentiation of Newcastle disease and avian influenza viruses using oligonucleotide microarrays.</a> Vet Microbiol. 127, 217-226 (2008).</li>
<li>Lin, C. -H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recovery+Based+Nanowire+Field-Effect+Transistor+Detection+of+Pathogenic+Avian+Influenza+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn+J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Recovery Based Nanowire Field-Effect Transistor Detection of Pathogenic Avian Influenza DNA.</a> Jpn J Appl Phys. 51 (02BL02), (2012).</li>
<li>Lee, K. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Well+controlled+assembly+of+silicon+nanowires+by+nanowire+transfer+method%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Well controlled assembly of silicon nanowires by nanowire transfer method.</a> Nanotechnology. 18 (445302), (2007).</li>
<li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sequence-specific+label-free+DNA+sensors+based+on+silicon+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Sequence-specific label-free DNA sensors based on silicon nanowires.</a> Nano Lett. 4, 245-247 (2004).</li>
<li>McAlpine, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-performance+nanowire+electronics+and+photonics+on+glass+and+plastic+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">High-performance nanowire electronics and photonics on glass and plastic substrates.</a> Nano Lett. 3, 1531-1535 (2003).</li>
<li>Cui, Y., Wei, Q., Park, H., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanowire+nanosensors+for+highly+sensitive+and+selective+detection+of+biological+and+chemical+species%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Nanowire nanosensors for highly sensitive and selective detection of biological and chemical species.</a> Science. 293, 1289-1292 (2001).</li>
<li>Patolsky, F., Zheng, G., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanowire-based+biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Nanowire-based biosensors.</a> Anal Chem. 78, 4260-4269 (2006).</li>
<li>Hsiao, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+poly-silicon+nanowire+field+effect+transistor+for+biosensing+application%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Novel poly-silicon nanowire field effect transistor for biosensing application.</a> Biosens Bioelectron. 24, 1223-1229 (2009).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Commercialiseren van de top-down en bottom-up fabricage benaderingen voor sSNWFETs wordt moeilijk beschouwd vanwege de kosten 32,33, SNW positie controle 34,35, en de geringe omvang van de productie 36. Daarentegen fabriceren pSNWFETs is eenvoudig en lage kosten 37. Via de top-down benadering en combinatie met de zijwand afstandhouder formatie techniek (figuur 1), kan de grootte van de SNW worden geregeld door de duur van reactieve plasma-etsen. De procedures ...

Silicium nanodraad veldeffecttransistoren (SNWFETs) hebben de voordelen van ultra-hoge gevoeligheid en directe elektrische responsen milieu ladingsverandering. In n-type SNWFETs bijvoorbeeld wanneer een negatief (of positief) geladen molecuul zal het silicium nanodraad (SNW), de dragers in de SNW uitgeput (of stapel). Bijgevolg is de geleidbaarheid van de SNWFET afneemt (of verhogingen) 1. Daarom kan een geladen molecuul SNW nabij het oppervlak van het apparaat SNWFET gedetecteerd. Essentiële biomoleculen zoals enzymen, eiwitten, nucleotiden en vele moleculen op het celoppervlak zijn ladingsdragers en kan worden gecontroleerd met behulp SNWFETs. Met de juiste aanpassingen, in het bijzonder het immobiliseren van een biomoleculaire sonde op het SNW, kan een SNWFET worden ontwikkeld tot een label-free biosensor. Surveillance gebruik biomarkers is cruciaal voor de diagnose van ziekten. Zoals getoond in Tabel 1, hebben verscheidene studies gebruikt NWFET-gebaseerde biosensoren voor label-free, ultra-hoge gevoeligheid en real-time detectie van verschillende biologische doelwitten, waaronder een virus 2, adenosine trifosfaat en kinasebinding 3, neuronale signalen 4, metaalionen 5,6, bacteriële toxinen 7, dopamine 8, 9-11 DNA, RNA 12,13, enzym en kanker biomarkers 14-19, 20 hormonen en cytokinen 21,22. Deze studies hebben aangetoond dat NWFET gebaseerde biosensoren vormen een krachtig detectieplatform voor een breed scala aan biologische en chemische species in een oplossing. In SNWFET gebaseerde biosensoren, de probe geïmmobiliseerd op het oppervlak van SNW herkent het apparaat een specifieke biotarget. Immobiliseren van een bioprobe gewoonlijk een aantal stappen, en is het essentieel dat elke stap goed wordt uitgevoerd om de goede werking van de biosensor te waarborgen. Verscheidene technieken zijn ontwikkeld voor het analyseren van de surface samenstelling, waaronder X-ray foto-elektron spectroscopie (XPS), ellipsometrie, Contacthoekmeting, atomic force microscopie (AFM), en scanning elektronenmicroscopie (SEM). Methoden zoals AFM en SEM directe bewijs van bioprobe immobilisatie van de nanodraad apparaat, terwijl methoden zoals XPS, ellipsometrie en contact hoekmeting afhankelijk zijn van parallelle experimenten uitgevoerd op andere soortgelijke materialen. In dit rapport beschrijven we de bevestiging van een modificatiestap door twee onafhankelijke methoden. XPS wordt toegepast om de concentraties van specifieke atomen aan polysilicium wafers onderzoeken, en variaties in de elektrische eigenschappen van de inrichting worden gemeten direct naar ladingsverandering op SNW oppervlak te bevestigen. We maken gebruik van DNA biosensoren met behulp van polykristallijne SNWFETs (pSNWFETs) als een voorbeeld om dit protocol te illustreren. Immobiliseren van een DNA-probe op het SNW oppervlak bestaat uit drie stappen: aminegroep modificatie op de inheemse hydroxyl oppervlak van de SNW, aldehyde groep modificatie, en 5&#39;-aminomodified DNA-probe immobilisatie. Bij elke wijziging stap, kan het apparaat rechtstreeks te detecteren de variatie in de lading van de functionele groep geïmmobiliseerd op het SNW oppervlak, omdat het oppervlak lasten veroorzaken lokale grensvlak potentiële veranderingen over het hek diëlektricum dat het kanaal huidige en geleiding 1 te veranderen. Kosten rond de SNW oppervlak kan elektrisch moduleren van de elektrische eigenschappen van de pSNWFET apparaat; dus de oppervlakte-eigenschappen van de SNW spelen een cruciale rol bij de bepaling van de elektrische eigenschappen van pSNWFET apparaten. In de gerapporteerde procedures, kan de immobilisatie van een bioprobe op SNW oppervlak direct worden bepaald en bevestigd door middel van elektrische metingen, en de inrichting wordt voorbereid voor biosensoren toepassingen.

<table><tbody><tr><td>Acetone</td><td>ECHO</td><td>AH-3102</td><td></td></tr><tr><td>(3-Amonopropyl)triethoxysilaan (APTES), &ge;98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3648</td><td>Gevaar</td></tr><tr><td>Ethanol, watervrij, 99,5%</td><td>ECHO</td><td>484000203108A-72EC</td><td></td></tr><tr><td>Glutaraldehyde-oplossing (GA), 50%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G7651</td><td>Vermijd licht</td></tr><tr><td>Natriumcyanoborohydride, &ge;95,0%&nbsp;</td><td>Fluka</td><td>71435</td><td>Gevaar en deliquescerend</td></tr><tr><td>Natriumfosfaat tribasisch dodecahydraat, &ge;98%</td><td>Sigma</td><td>04277</td><td></td></tr><tr><td>Fosforzuur, &ge;99,0%</td><td>Fluka</td><td>79622</td><td>Deliquescerend</td></tr><tr><td>Fotoresist (iP3650)</td><td>Tokyo Ohka Kogyo Co., LTD</td><td>THMR-iP3650 HP</td><td></td></tr><tr><td>Synthetische oligonucleotiden, HPLC gezuiverd</td><td>Protech Technology</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tris(hydroxymethyl)aminomethaan (Tris), &ge;99,8%</td><td>USB</td><td>75825</td><td></td></tr><tr><td>Keithley 2636 System SourceMeter</td><td>Keithley</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SR830 DSP Lock-In Versterker</td><td>Stanford Research Systems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SR570 Laag-ruis Stroomvoorversterker</td><td>Stanford Research Systems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ni PXI Express</td><td>National Instruments</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

bereiding van silicium nanowire veldeffecttransistor voor chemische en biosensoren toepassingen

Preparation of Silicon Nanowire Field-effect Transistor for Chemical and Biosensing Applications

Surveillance met behulp van biomarkers is van cruciaal belang voor de vroege detectie, snelle interventie en vermindering van de incidentie van ziekten. In deze studie beschrijven we de bereiding van polykristallijne silicium nanodraad veldeffecttransistors (pSNWFETs) die dienen als biosensing-apparaten voor biomarker detectie. Er wordt een protocol gepresenteerd voor chemische en biomoleculaire sensing door gebruik te maken van pSNWFETs. Het pSNWFET apparaat bleek een veelbelovende transducer te zijn voor real-time, label-vrije en ultra-hoge gevoeligheid biosensing toepassingen. De geleidbaarheid van het bron/drain-kanaal van een pSNWFET is gevoelig voor veranderingen in de omgeving rond het oppervlak van zijn silicium nanodraad (SNW). Door dus sondes op het SNW oppervlak te immobiliseren, kan de pSNWFET worden gebruikt om verschillende biodoelen te detecteren, variërend van kleine moleculen (dopamine) tot macromoleculen (DNA en eiwitten). Het immobiliseren van een biosonde op het SNW oppervlak, wat een meervoudige procedure is, is van vitaal belang voor het bepalen van de specificiteit van de biosensor. Het is essentieel dat elke stap van de immobilisatieprocedure correct wordt uitgevoerd. We verifieerden oppervlaktemodificaties door rechtstreeks de verschuiving in de elektrische eigenschappen van de pSNWFET na elke modificatiestap waar te nemen. Bovendien werd röntgenfoto-elektronenspectroscopie gebruikt om de oppervlaktesamenstelling na elke modificatie te onderzoeken. Ten slotte demonstreerden we DNA-sensing op de pSNWFET. Dit protocol biedt stapsgewijze procedures voor het verifiëren van biosonde-immobilisatie en daaropvolgende DNA-biosensing-toepassing.

Verschillende SNWFETs gemeld om als transducers van biosensoren (tabel 1). Enkelkristallijne SNWFETs (sSNWFETs) en pSNWFETs tonen vergelijkbare mechanische eigenschappen als transductors in waterige oplossingen, en beide zijn gerapporteerd bij vele toepassingen biosensoren. Een voordelig kenmerk van het pSNWFET inrichting die in deze studie is het eenvoudige en goedkope fabricage procedure. Figuur 1a toont de belangrijkste stappen die betrokken zijn bij ...

We beschrijven de belangrijkste stappen voor biosensing door gebruik te maken van polysilicon nanowire field-effect transistors, inclusief de voorbereiding van het apparaat en de immobilisatie en bevestiging van een DNA moleculaire sonde op het nanowire oppervlak, evenals de voorwaarden voor DNA sensing.

Bereiding van silicium Nanowire veldeffecttransistor voor chemische en biosensoren toepassingen

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we ...

Het algemene doel van dit protocol is om de immobilisatie van bioprobes en de daaropvolgende DNA-biosensing op veldeffecttransistoren met polysilicium-nanodraden te verifiëren. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in het veld van bio-elektrische sensing, zoals de immobilisatie van bioprobes en de detectie van nucleïnezuren. Ons biosensing-apparaat is een veelbelovende transistor voor real-time, arbeidsbesparende en hooggevoelige biosensing-applicaties.De implicaties van deze biosensoren strekken zich uit tot de klinische diagnostiek van opkomende infectieziekten, omdat ze het specifieke bio-target gemakkelijk, gevoelig en nauwkeurig kunnen detecteren. Hoewel deze methode inzicht kan bieden in de detectie van nucleïnezuren, kan ze ook worden toegepast op de detectie van andere moleculen, zoals cytokinen, hormonen, eiwitten en virussen. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode hinder ondervinden, omdat deze interdisciplinaire samenwerking tussen de biologische en elektrotechnische vakgebieden vereist.De bereiding van de veldeffecttransistor met polykristallijne siliciumnanodraden wordt beschreven in het tekstprotocol. Het device

preparation-silicon-nanowire-field-effect-transistor-for-chemical

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

We beschrijven het apparaat fabricage en meetprotocol voor koolstof nanobuis gebaseerde hoge frequentie biosensoren. De hoge frequentie sensing techniek vermindert de fundamentele ionische (Debye) screening effect en laat nanobuis biosensor in hoge ionische sterkte oplossingen waar conventionele elektronische biosensoren niet worden bediend. Onze technologie biedt een uniek platform voor point-of-care (POC) elektronische biosensoren die in fysiologisch relevante omstandigheden.

Fabricage van koolstof nanobuis High-Frequency Nano-elektronische biosensoren voor Sensing in High Ionic Strength Solutions

Er wordt een gedetailleerde procedure voor oppervlaktedoping van siliciuminterfaces gegeven. De ultra-shallow oppervlaktedoping wordt gedemonstreerd door het gebruik van fosforhoudende monolagen en een snel verhittingsproces. De methode kan worden gebruikt voor het dopen van oppervlakken met macroscopische gebieden evenals nanostructuren.

Monolaag Contact-doping van siliciumoppervlakken en nanodraden met behulp van organofosforverbindingen

Een methode voor de groei van laagtemperatuur verticaal uitgelijnde koolstofnanobuizen, en de daaropvolgende fabricage van verticale interconnect elektrische teststructuren met behulp van halfgeleiderfabricage wordt gepresenteerd.

Fabricage van Low Temperature koolstof nanobuis Verticale Verbindingen Compatibel met halfgeleidertechnologie

In deze paper, stroom gesubsidieerde diëlektroforese blijkt voor de zelf-assemblage van nanowire apparaten. De fabricage van een silicium nanowire veld effect transistor wordt weergegeven als een voorbeeld.

Stroom-bijgewoonde diëlektroforese: Een Low-Cost methode voor de fabricage van hoogwaardige oplossing-verwerkbaar Nanowire apparaten

Hier presenteren we een protocol om te controleren het verbindingsnummer in vaste stoffen met behulp van de elektrolyt.

Elektrische-veldbesturingselement van elektronische Staten in WS2 nanoapparaten door het elektrolyt Gating

Presenteren we een gedetailleerde methode om een vervormbare laterale NIPIN fototransistor array voor gebogen beeldsensors. De fototransistor matrix met een open mesh-formulier, dat is samengesteld uit dunne silicium-eilanden en rekbare metalen interconnectoren, biedt flexibiliteit en rekbaarheid. De parameter analyzer kenmerkt de elektrische eigenschap van de gefabriceerde fototransistor.

Fabricage van flexibele beeldsensor op basis van laterale NIPIN fototransistoren

Het artikel beoogt de invoering van een standaard en betrouwbare fabricage-procedure voor de ontwikkeling van toekomstige lage dimensionale nano-elektronica.

Een standaard en betrouwbare methode om te fabriceren tweedimensionale nano-elektronica

We hebben aangetoond dat het etsen van nano-architectuur in intracorticale micro-elektrode-apparaten de ontstekingsreactie kan verminderen en de potentie heeft om elektrofysiologische opnames te verbeteren. De hierin beschreven methoden schetsen een benadering van etch nano-architecturen in het oppervlak van niet-functionele en functionele enkelvoudige schacht silicium intracorticale micro elektroden.

Gerichte ionen straal-lithografie voor etch nano-architecturen in micro elektroden

Dit protocol beschrijft het gebruik van silicium nanodraden voor intracellulaire optische bio-modulatie van cellen in een eenvoudige en eenvoudig uit te voeren methode. De techniek is zeer aanpasbaar aan diverse celtypes en kan zowel in vitro als in vivo toepassingen worden gebruikt.

Silicium nanodraden en optische stimulatie voor onderzoeken van intra- en intercellulaire elektrische koppeling

Het huidige protocol demonstreert de ontwikkeling van elektrolyt-gated grafeen veldeffect transistor (EGGFET) biosensor en de toepassing ervan in biomarker immunoglobuline G (IgG) detectie.

Ontwikkeling en functionalisering van elektrolyt-gated grafeen veldeffecttransistor voor biomarkerdetectie

Dit protocol beschrijft de fabricage van een indium-tinoxide (ITO)-gebaseerde ionengevoelige veldeffecttransistor (ISFET) uit één stuk, die kan worden geconstrueerd als een oplossingsafhankelijke FET-sensor (bijv. pH-sensor) met behulp van een kort en eenvoudig proces (ongeveer een halve dag). Deze ITO-ISFET uit één stuk kan ook worden toegepast op biosensing.

Fabricage van een oplossingsafhankelijke transistor op basis van indium-tinoxide uit één stuk die gevoelige biodetectie mogelijk maakt

Leer de voorbereiding van silicium nanowire veldeffecttransistoren voor DNA-biosensoren. Deze methode verifieert bioprobe-immobilisatie en biedt hooggevoelige detectie van nucleïnezuren voor klinische diagnostiek.

Bereiding van silicium Nanowire veldeffecttransistor voor chemische en biosensoren toepassingen

Meer video's verkennen