双沟道纳米场效应晶体管设计和pH传感器的实现

作者：吴传健; 王轶卿^*; 杨敏

来源：山西大学学报(自然科学版), 2021, 44(03): 523-530.

DOI：10.13451/j.sxu.ns.2020144

• 离子敏场效应晶体管
• 双沟道纳米结构
• pH灵敏度

基于纳米结构离子敏场效应晶体管构造的pH传感器具有微型化、响应快速以及灵敏度高等优势,在生物标志物检测、食品安全检测以及生物医学等领域应用广泛。文章首先基于Silvaco TCAD仿真器,设计了双沟道纳米结构的场效应晶体管,分析了栅介质材料、沟道材料和沟道厚度等结构参数对晶体管电学特性的影响规律,基于仿真结果确定选用栅介质层和沟道层材料,设定了双沟道结构的场效应晶体管的结构和参数。该设计有效降低亚阈值摆幅,并提高开关电流比。最后,依据仿真结果,基于纳米结构离子敏场效应晶体管制备了pH传感器,通过实验测量器件的输出特性、转移特性和pH特性,验证了器件仿真结果的准确性。结果表明,该pH传感器灵敏度可达(70±5)mV/pH。

• 单位
  南京工业大学