Este protocolo descreve a fabricação de um transistor de efeito de campo sensível a íons (ISFET) baseado em óxido de índio-estanho (ITO) de peça única, que pode ser construído como um sensor FET dependente de solução (por exemplo, sensor de pH) usando um processo curto e simples (aproximadamente meio dia). Este ITO-ISFET de peça única também pode ser aplicado a biossensores.
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Artigo de método
Fabricação de um transistor de peça única à base de óxido de índio-estanho dependente de solução que permite biossensoriamento sensível
Neste artigo
Resumo
Resumo
Um método simples e rápido para fabricar um transistor de efeito de campo sensível a íons (ISFET) (ITO) baseado em óxido de índio (ITO) de uma peça dependente de solução para biossensoriamento é apresentado neste relatório. Embora o ITO seja um óxido condutor, ele exibe propriedades semicondutoras em uma espessura de camada de depleção de aproximadamente 20 nm ou menos, tornando-o adequado como canal de um ISFET dependente de solução sensível ao pH. Especificamente, gravando a parte central de um único filme fino ITO condutor com uma solução ácida para torná-lo ultrafino, um ITO-ISFET de peça única com um canal semicondutor pode ser fabricado. A fonte, os eletrodos de drenagem e o canal são totalmente integrados sem interfaces. A superfície do canal ITO é então embebida em soluções de amostra com um eletrodo de referência, permitindo que funcione como um ISFET dependente de solução. Assim, o ITO-ISFET de peça única pode ser fabricado de forma simples e rápida usando apenas pulverização catódica seguida de gravação por meio de uma técnica de fotolitografia, com a solução da amostra servindo convenientemente como portão.
Introdução
Um transistor de efeito de campo sensível a íons (ISFET) controlado por solução foi proposto para detectar íons em ambientes biológicos1. Neste dispositivo, uma solução eletrolítica induz o potencial interfacial entre a solução e o isolador da porta em vez de uma porta metálica em um transistor semicondutor de óxido metálico (MOS), embora seja essencial usar um eletrodo de referência na solução. Um isolador de porta é composto principalmente de membranas de óxido ou nitreto, como Ta2O5, Al2O3, SiO2 e Si3N4; portanto, os grupos hidroxila na superfície de óxido ou nitret....
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Protocolo
Os reagentes e os equipamentos utilizados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.
1. Fabricação de ITO-ISFET de peça única (Figura 1A)
- Padronização do OFPR-800
- Lave o substrato de vidro (12 mm × 24 mm) por sonicação em acetona, metanol e água por 5 min cada. Em seguida, seque o substrato com um soprador de gás N2 e, em seguida, coze-o a 110 °C numa placa quente durante mais de 5 minutos para secar completamente o substrato.
- Gire o substrato de vidro com uma camada OFPR-800 a 500 rpm ....
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Resultados
A Figura 2A mostra a mudança na corrente (IDS0) medida durante a gravação. IDS0 permaneceu quase constante em torno de 800 s após o início da gravação. Com mais gravuras, IDS0 começou a diminuir rapidamente. Isso indica que a espessura do filme ITO diminuiu, o que estava se aproximando da espessura da camada de depleção no filme ITO19; Assim, os elétrons como portadores começaram a ser afetados no canal pelo .......
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Discussão
De acordo com o protocolo acima, o ITO-ISFET de peça única pode ser fabricado como um sensor FET dependente de solução (por exemplo, sensor de pH) por meio de um processo curto e simples (aproximadamente meio dia). O ITO exibe propriedades semicondutoras em uma espessura de camada de depleção de aproximadamente 20 nm ou menos, tornando-o adequado como o canal de um ISFET dependente de solução sensível ao pH.
Ao gravar a parte central de um único filme fino ITO.......
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Divulgações
Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.
Agradecimentos
Esta pesquisa foi apoiada pelo MERIT, Programa WINGS e pela Universidade de Tóquio.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 1M HCl | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 083-01095 | |
| 2-propanol | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 166-04831 | |
| Acetona | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 019-00353 | |
| Fio Ag | A Nilaco Corp. | AG-401385 | |
| Ágar | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 010-15815 | |
| Padrão de solução tampão (solução equimolal padrão de pH de fosfato) pH6,86 (25 graus C) | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 025-03195 | |
| Padrão de solução tampão (solução padrão de pH de ftalato) pH4,01 (25 graus C) | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 028-03185 | |
| Padrão de solução tampão (solução padrão de pH tetraborato) pH9,18 (25 graus C) | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 028-03205 | |
| Fita de carbono | Nisshin-EM | 7321 | |
| Analisador eletroquímico | Instrumento BAS | 618 E | |
| Máscara de filme | Fornecedor:UnnoGiken Co., Ltd. | sob medida | |
| Placa quente | Como uma corporação. | ND-1 | |
| Metanol | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 137-01823 | |
| Micro vidro de cobertura | Matsunami Vidro Ind., Ltd | 12 vezes; 24 No.5 | para substrato de vidro |
| Micropipeta | Eppendorf SE | 3123000055 | |
| NMD-3 | Fornecedor:Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | NMD-3 | |
| OFPR-800 | Fornecedor:Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | OFPR-800 | |
| Solução-padrão de pH fosfato | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 166-17445 | |
| Máquina de fotolitografia | Neutronix Quintel | PhL Q-2001CT | |
| Pottasium Chrolide | FUJIFILM Wako Pure Chemicals Corp. | 163-03545 | |
| Analisador de parâmetros de dispositivos semicondutores | Visão de chave | B1500A | Versão softwere: rev 5 e 6 |
| Analisador de parâmetros de dispositivos semicondutores Unidades de medida de origem | Visão de chave | B1517A | para fonte, dreno e portão |
| Dispositivo semicondutor Dispositivo Analisador de Parâmetros Dispositivo Acessório de Teste | Visão de chave | B1500A Opt A5F | |
| Siliconce O-ring | MasuokaTokyo Co., Ltd. | Pág. 5 | |
| Revestidor giratório | MIKASA Co., Ltd | MS-A100 | |
| Máquina de pulverização catódica | ULVAC Inc. | sob medida | |
| SU-8 3005 | Fornecedor:Nippon Kayaku Co., Ltd. | SU8-3005 | |
| Desenvolvedor SU-8 | Fornecedor:Nippon Kayaku Co., Ltd. | Desenvolvedor SU-8 | |
| Banho ultrassônico | Fornecedor:SND Co., Ltd. | US-102 | |
| Interferômetro de luz branca | Corporação KEYENCE. | VK-X3000 |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
