JP6441336B2 - 生物試料、化学試料又はその他の試料の電圧及び電位を測定するための装置及び方法 - Google Patents
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Description
・当該ゲート誘電体の化合物要素の局所の空乏部分及び/又は欠陥箇所によって、特に酸素の局所の空乏部分及び/又は欠陥箇所によって、及び/又は
・テンパー処理によって、及び/又は
・異なる誘電体材料の組み合わせ、例えば、二酸化ケイ素/Ta2O5、SiO2/Al2O3又はSiO2/高k誘電体等によって、
・当該チャネルと別の材料との間、例えばSiとSi1−xGexとの間の機械的ストレス若しくはその他の表面状態によって、
・イオン化放射線若しくは電子放射線による当該ゲート誘電体の局所的な破損によって、及び/又は
・当該ゲート誘電体内への異種イオンの注入によって、及び/又は
・機械的な圧縮応力及び/若しくは引張応力によって、並びに/又は
・当該電界効果トランジスタの一時的な過負荷時の、当該キャリアから当該ゲート誘電体内への熱い電荷キャリアの注入によって、
当該ゲート誘電体の内部に形成され得る。
・ナノチャネル7に通電する電流が、その分子12による静電気的な影響に起因して一定のオフセットΔIbだけ変化する。
・点欠陥5によって1つの正孔6を捕獲するための時定数τcが(非常に大きく)変化し、この正孔6をナノチャネル7に戻すためのτeが、(明らかにより小さく)変化する。例えば、試料分子12によって変化したゲート電位、試料液8中の分子12の濃度、又は試料液8のpH値が、当該複数の時定数の差によって測定され得る。
1b 金属接点
2a 高濃度にドープ注入された半導電性領域
2b 高濃度にドープ注入された半導電性領域
3 ゲート誘電体
4 リザーバ
5 点欠陥
6 電荷キャリア、正孔
7 ナノチャネル、半導電性チャネル
8 試料液
9 参照電極
10 アース
11 電圧源
12 解析すべき分子、試料分子
13 基板
Claims (12)
- 試料の電圧及び電位を測定することによって、当該試料の化学的又は生物学的な特性を測定するための装置であって、当該装置は、ソースとドレインと前記試料に接触していて且つゲート誘電体によって電界効果トランジスタの導通チャネルから絶縁されているゲートとを有する少なくとも1つの電界効果トランジスタと、電圧をソースとドレインとの間に印加するための手段と、バイアス電圧を前記ゲートに印加するための手段とを備える当該装置において、
前記ゲート誘電体は、その内部に少なくとも1つの蓄積箇所を有し、前記蓄積箇所は、電荷キャリアを前記チャネルから捕獲すること、及びこれとは反対に前記チャネルへ放出することを可能にすることを特徴とする装置。 - 前記蓄積箇所は、前記ゲート誘電体内の1つの局所欠陥であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記欠陥は、
・前記ゲート誘電体の化合物要素の局所の空乏部分及び/又は欠陥箇所によって、又は酸素の局所の空乏部分及び/又は欠陥箇所によって、及び/又は
・テンパー処理によって、及び/又は
・異なる誘電体材料の組み合わせによって、及び/又は
・前記チャネルと別の材料との間の機械的ストレス若しくはその他の表面状態によって、及び/又は
・イオン化放射線若しくは電子放射線による前記ゲート誘電体の局所的な破損によって、及び/又は
・前記ゲート誘電体内への異種イオンの注入によって、及び/又は
・機械的な圧縮応力及び/又は引張応力によって、及び/又は
・前記電界効果トランジスタの一時的な過負荷時の、前記チャネルから前記ゲート誘電体内への熱い電荷キャリアの注入によって、
前記ゲート誘電体の内部に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 前記蓄積箇所は、前記電界効果トランジスタの導通チャネルから最大でも2nm離間されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、前記蓄積箇所から発生するドレイン電流の統計学的な複数のステップ状の変動から、前記蓄積箇所に由来する電荷キャリアの捕獲のための時定数及び/又は放出のための時定数を評価するための手段を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、前記ドレイン電流の時間経過中の異なる長さの複数の山及び/又は複数の谷の頻度分布を評価するための手段を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、前記ドレイン電流の周波数スペクトルを評価するための手段を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記試料は、少なくとも1つのデカルト空間次元の方向に20〜500nm、又は20〜100nmの寸法を有する1つの面で前記電界効果トランジスタのゲートに接触していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
- 試料の電圧及び電位を測定することによって、当該試料の化学的又は生物学的な特性を測定するための方法であって、前記試料が、電界効果トランジスタのゲートに接触していて、電圧が、この電界効果トランジスタのソースとドレインとの間に印加され、ソースとドレインとの間で通電される電流中の統計学的なステップ状の変動が評価され、前記変動は、試料と前記電界効果トランジスタの導通チャネルとの間に配置された蓄積箇所から出力され、この蓄積箇所は、電荷キャリアを前記チャネルから捕獲し、反対に前記チャネルへ放出する当該方法において、
前記電圧又は前記電位は、前記蓄積箇所による電荷キャリアの捕獲のための時定数及び/又は放出のための時定数から評価されることを特徴とする方法。 - 少なくとも1つの時定数が、ドレイン電流中の異なる長さの複数の山及び/又は複数の谷の頻度分布から評価されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 少なくとも1つの時定数が、ドレイン電流中の周波数スペクトルから評価されることを特徴とする請求項9又は10に記載の方法。
- 前記試料のpH値が、前記蓄積箇所による電荷キャリアの捕獲のための時定数τcからか又はドレイン電流の周波数スペクトルに由来する臨界周波数f0から評価される請求項9〜11のいずれか1項に記載の方法。
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