화학 전계 효과 트랜지스터

Chemical field-effect transistor

ChemFET는 화학적으로 민감한 전계효과 트랜지스터로,[1] 용액의 화학농도를 측정하는 센서로 사용됩니다.목표 분석물 농도가 변화하면 트랜지스터를 통과하는 전류도 이에 [2]따라 변화합니다.여기서 분석물 용액은 소스 [3]전극과 게이트 전극을 분리한다.타깃 [3]분석물을 우선적으로 결합하는 수용체 부분을 포함한 FET 표면의 반투과성 막에 의해 용액과 게이트 전극 사이의 농도 경사가 발생한다.하전된 분석물 이온의 농도 구배는 소스와 게이트 사이에 화학적 전위를 생성하며,[4] 이는 FET에 의해 측정됩니다.

건설

다음 항목도 참조하십시오.ISFET
ChemFET의 개략도.소스, 드레인 및 게이트는 FET 시스템에서 사용되는 3개의 전극입니다.전자의 흐름은 드레인과 소스 사이의 채널에서 발생합니다.게이트 전위는 소스 전극과 배출 전극 사이의 전류를 제어합니다.

ISFET와 마찬가지로 ChemFET의 소스 및 드레인 구성을 하고 게이트 전극을 소스 전극에서 [4]용액으로 분리한다.게이트 전극과 용액의 계면은 수용체를 포함하는 반투과성 막과 시험 대상 물질이 민감한 수용체 [5]부분과 접촉할 수 있는 틈새이다.ChemFET의 역치 전압은 수용체에 내장된 반투과성 [5]장벽과 접촉하는 분석물과 용액 중의 분석물 사이의 농도 구배에 따라 달라진다.

종종 이오노포어는 기질을 통해 [6]수용체로 분석 물질 이온 이동성을 촉진하기 위해 사용됩니다.예를 들어 음이온을 대상으로 할 때는 4급 암모늄염(예를 들어 브롬화테트라옥틸암모늄)을 사용하여 막에 양이온성을 제공하여 기질을 통해 수용체 부분으로 [7]음이온 이동성을 촉진한다.

적용들

KemFET는 표적 분석물을 검출하기 위해 액체상 또는 기체상 중 하나로 이용될 수 있으며 게이트 전극 [8][3]막에 위치한 수용체와 분석물의 가역 결합이 필요하다.화학의 응용 분야는 매우 넓다양하다.음이온 또는 양이온 선택 [5]감지를 포함한 FET.양이온 감지 화학으로 더 많은 작업이 수행되었습니다.음이온 감지 화학 [5]FET가 아닌 FET입니다.음이온 감지는 화학에서 양이온 감지에 비해 더 복잡하다FET는 대상 [5]종의 크기, 모양, 형상, 극성 및 pH 등 많은 요인에 의해 발생합니다.

실제적인 제한

화학자의 몸FET는 일반적으로 [9][4]견고합니다.그러나 별도의 기준 전극이 불가피하게 필요하기 때문에 시스템이 전체적으로 부피가 커지고 잠재적으로 더 취약해질 수 있습니다.

역사

네덜란드의 기술자 Piet Bergveld는 MOSFET를 연구했고 그것이 화학적, 생물학적 [10]응용을 위한 센서로 개조될 수 있다는 것을 깨달았다.

1970년에 Bergveld는 이온 민감 전계효과 트랜지스터(ISFET)[11]를 발명했다.그는 ISFET를 "특정 [10]거리에 게이트가 있는 특수한 유형의 MOSFET"라고 설명했다.ISFET 구조에서 표준 MOSFET의 금속게이트는 이온감응막,[12] 전해액 및 기준전극으로 치환된다.

ChemFET는 1970년대에 [4]Bergveld에 의해 개발된 개념인 수정된 ISFET에 기초하고 있습니다.화학 물질 간의 관계에 대해 약간의 혼란이 있다.FET 및 ISFET.ISFET는 이온만 검출하는 반면 화학은FET는 화학 물질(이온 포함)을 검출합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Reinhoudt, David N. (1992). "Application of supramolecular chemistry in the development of ion-selective CHEMFETs". Sensors and Actuators B: Chemical. 6 (1–3): 179–185. doi:10.1016/0925-4005(92)80052-y.
  2. ^ Lugtenberg, Ronny J. W.; Antonisse, Martijn M. G.; Egberink, Richard J. M.; Engbersen, Johan F. J.; Reinhoudt, David N. (1 January 1996). "Polysiloxane based CHEMFETs for the detection of heavy metal ions". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2 (9): 1937. doi:10.1039/p29960001937. ISSN 1364-5471.
  3. ^ a b c Janata, Jiri (1 November 2004). "Thirty Years of CHEMFETs – A Personal View". Electroanalysis. 16 (22): 1831–1835. doi:10.1002/elan.200403070. ISSN 1521-4109.
  4. ^ a b c d Bergveld, P. (2003). "Thirty years of ISFETOLOGY". Sensors and Actuators B: Chemical. 88 (1): 1–20. doi:10.1016/s0925-4005(02)00301-5.
  5. ^ a b c d e Antonisse, Martijn M. G.; Reinhoudt, David N. (1 October 1999). "Potentiometric Anion Selective Sensors". Electroanalysis. 11 (14): 1035. doi:10.1002/(sici)1521-4109(199910)11:14<1035::aid-elan1035>3.0.co;2-i. ISSN 1521-4109.
  6. ^ Wróblewski, Wojciech; Wojciechowski, Kamil; Dybko, Artur; Brzózka, Zbigniew; Egberink, Richard J.M; Snellink-Ruël, Bianca H.M; Reinhoudt, David N (2001). "Durability of phosphate-selective CHEMFETs". Sensors and Actuators B: Chemical. 78 (1–3): 315–319. doi:10.1016/s0925-4005(01)00832-2.
  7. ^ Antonisse, Martijn M. G.; Snellink-Ruël, Bianca H. M.; Engbersen, Johan F. J.; Reinhoudt, David N. (1 January 1998). "Chemically modified field effect transistors with nitrite or fluoride selectivity". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2 (4): 775. doi:10.1039/a709076e. ISSN 1364-5471.
  8. ^ Han, Jin-Woo; Rim, Taiuk; Baek, Chang-Ki; Meyyappan, M. (30 September 2015). "Chemical Gated Field Effect Transistor by Hybrid Integration of One-Dimensional Silicon Nanowire and Two-Dimensional Tin Oxide Thin Film for Low Power Gas Sensor". ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (38): 21263–9. doi:10.1021/acsami.5b05479. ISSN 1944-8244. PMID 26381613.
  9. ^ Jimenez-Jorquera, Cecilia; Orozco, Jahir; Baldi, Antoni (24 December 2009). "ISFET Based Microsensors for Environmental Monitoring". Sensors. 10 (1): 66. Bibcode:2009Senso..10...61J. doi:10.3390/s100100061. PMC 3270828. PMID 22315527.
  10. ^ a b Bergveld, Piet (October 1985). "The impact of MOSFET-based sensors" (PDF). Sensors and Actuators. 8 (2): 109–127. Bibcode:1985SeAc....8..109B. doi:10.1016/0250-6874(85)87009-8. ISSN 0250-6874.
  11. ^ Chris Toumazou; Pantelis Georgiou (December 2011). "40 years of ISFET technology: From neuronal sensing to DNA sequencing". Electronics Letters. doi:10.1049/el.2011.3231. Retrieved 13 May 2016.
  12. ^ Schöning, Michael J.; Poghossian, Arshak (10 September 2002). "Recent advances in biologically sensitive field-effect transistors (BioFETs)" (PDF). Analyst. 127 (9): 1137–1151. Bibcode:2002Ana...127.1137S. doi:10.1039/B204444G. ISSN 1364-5528. PMID 12375833.