JP7487780B2 - 半導体センサ - Google Patents

半導体センサ Download PDF

Info

Publication number
JP7487780B2
JP7487780B2 JP2022543947A JP2022543947A JP7487780B2 JP 7487780 B2 JP7487780 B2 JP 7487780B2 JP 2022543947 A JP2022543947 A JP 2022543947A JP 2022543947 A JP2022543947 A JP 2022543947A JP 7487780 B2 JP7487780 B2 JP 7487780B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
semiconductor
semiconductor sensor
receptor
present
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022543947A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2022039148A1 (ja
JPWO2022039148A5 (ja
Inventor
成人 宮川
翔太 牛場
歩 品川
優果 岡
雅彦 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of JPWO2022039148A1 publication Critical patent/JPWO2022039148A1/ja
Publication of JPWO2022039148A5 publication Critical patent/JPWO2022039148A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7487780B2 publication Critical patent/JP7487780B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4146—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS involving nanosized elements, e.g. nanotubes, nanowires
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
    • H10K10/472—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics the gate dielectric comprising only inorganic materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4145—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78684—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising semiconductor materials of Group IV not being silicon, or alloys including an element of the group IV, e.g. Ge, SiN alloys, SiC alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1606—Graphene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/221—Carbon nanotubes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Description

本発明は、半導体センサに関する。
近年、検出対象物質であるターゲット分子と特異的に相互作用するレセプターを用いたセンサとして、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型のセンサが注目されている。
ＦＥＴ型のセンサとしては、ソース電極とドレイン電極との間に形成されるチャネルにカーボンナノチューブを用いたセンサ（特許文献１）、チャネルにグラフェンを用いたセンサ（非特許文献１）等が提案されている。
米国特許出願公開第２０１８／００３８８１５号明細書
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ４８０（２０１９）ｐ．７０９－７１６
特許文献１および非特許文献１に記載のセンサは、絶縁基板と、絶縁基板上に配置され、カーボンナノチューブまたはグラフェンから構成される炭素系半導体と、炭素系半導体と電気的に接続されているソース電極およびドレイン電極と、炭素系半導体の表面に「πスタック」と呼ばれる非共有結合により吸着されたリンカー分子と、リンカー分子と結合しているレセプターと、を備えている。
しかしながら、特許文献１および非特許文献１に記載のセンサには、以下の問題がある。
（１）炭素系半導体の表面が疎水性を有するため、レセプターを構成する分子が変性してしまう等の不具合が生じるおそれがある。なお、特許文献１および非特許文献１には、炭素系半導体の疎水性表面にリンカー分子としてＰＢＡＳＥ（１－ｐｙｒｅｎｅｂｕｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ ｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｙｌ ｅｓｔｅｒ、１－ピレン酪酸Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステル）が存在することが記載されているが、ＰＢＡＳＥの単分子層では、炭素系半導体の表面の疎水性を緩和するには十分ではない。
（２）炭素系半導体自体の絶縁性が低いため、センサにゲート電圧を印加した際、ゲート電極から炭素系半導体に不要な電流が流れ込んでしまう。この電流によって、炭素系半導体の表面で酸化還元反応が生じる結果、不要な材料の析出や、電解液の電気分解が生じることでセンサ感度が低下するおそれがある。
本発明は、レセプターが半導体表面の疎水性の影響を受けることなく、かつ、表面の電気的絶縁性が確保された半導体センサを提供することを目的とする。
本発明の半導体センサは、絶縁基板と、上記絶縁基板上に配置され、グラフェンまたはカーボンナノチューブから構成される半導体シートと、上記絶縁基板上に配置され、上記半導体シートと電気的に接続されているソース電極およびドレイン電極と、上記半導体シートの表面を覆うように配置され、シリカ、アルミナまたはこれらの複合酸化物から構成される酸化膜と、上記酸化膜の表面に配置されたレセプターと、を備える。
本発明によれば、レセプターが半導体表面の疎水性の影響を受けることなく、かつ、表面の電気的絶縁性が確保された半導体センサを提供することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。 図２Ａは、絶縁基板を準備する工程の一例を模式的に示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿った断面図である。 図３Ａは、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程の一例を模式的に示す平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示すＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。 図４Ａは、半導体シートを形成する工程の一例を模式的に示す平面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示すＩＶＢ－ＩＶＢ線に沿った断面図である。 図５Ａは、酸化膜を形成する工程の一例を模式的に示す平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すＶＢ－ＶＢ線に沿った断面図である。 図６は、シランカップリング処理を施す工程の一例を模式的に示す断面図である。 図７は、レセプターを酸化膜の表面に配置する工程の一例を模式的に示す断面図である。 図８は、本発明の第１実施形態に係る半導体センサの別の一例を模式的に示す断面図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。 図１０は、本発明の第３実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。 図１１は、本発明の第３実施形態に係る半導体センサの別の一例を模式的に示す断面図である。 図１２は、本発明の第４実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。 図１３は、本発明の第５実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。 図１４は、本発明の第６実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。 図１５は、本発明の第６実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す平面図である。 図１６は、本発明の第７実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。 図１７は、本発明の半導体センサを備えるバイオセンサの構成の一例を模式的に示す概略図である。 図１８は、ゲート電圧ＶＧとソース・ドレイン間電流ＩＤＳとの関係を示すグラフである。
以下、本発明の半導体センサについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。以下の実施形態において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。なお、図１に示す各部分の厚さは、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されている。他の図面においても同様である。
図１に示す半導体センサ１は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１上に配置された半導体シート１２と、絶縁基板１１上に配置され、半導体シート１２と電気的に接続されているソース電極１３およびドレイン電極１４と、半導体シート１２の表面を覆うように配置された酸化膜１５と、酸化膜１５の表面に配置されたレセプター１６と、を備える。図１に示す半導体センサ１では、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するシランカップリング剤１７を介して酸化膜１５の表面に固定されている。
図１に示す例では、ソース電極１３およびドレイン電極１４は互いに離れて絶縁基板１１上に配置されており、ソース電極１３とドレイン電極１４との間から絶縁基板１１が露出している。半導体シート１２は、ソース電極１３の端部と、絶縁基板１１の露出部と、ドレイン電極１４の端部とを覆うように絶縁基板１１上に配置されている。ソース電極１３とドレイン電極１４との間の半導体シート１２が半導体センサ１のチャネルを構成している。
絶縁基板１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板の表面を酸化して酸化シリコン（ＳｉＯ２）層を形成した熱酸化シリコン基板等が挙げられる。絶縁基板１１の材料は特に限定されず、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、フッ化カルシウム等の無機化合物、あるいはアクリル樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂等の有機化合物等が用いられる。
絶縁基板１１は、導電基板の表面に絶縁膜が配置された基板であってもよい。導電基板および導電基板上に配置される絶縁膜の形態は特に限定されず、絶縁膜によって半導体シート１２との接点が絶縁されていればよい。
絶縁基板１１の形状は特に限定されず、平板状でもよく、曲板状でもよい。絶縁基板１１は、可撓性を有してもよい。
半導体シート１２は、グラフェンまたはカーボンナノチューブから構成される。
グラフェンは、六角形の網目状に結合した炭素原子（ハニカム構造を有する炭素原子）のみからなり、炭素原子１個分の厚さを有する二次元材料である。グラフェンは、比表面積（体積当たりの表面積）が非常に大きく、また、電気的に非常に高い移動度を有する。
しかしながら、本明細書においては、以下のような炭素系材料も広くグラフェンとして定義する。
（１）２層以上１００層以下までグラフェンが多層化、もしくは部分的に多層化した炭素系シート材料
（２）多結晶体であり、粒界を有する、上記（１）に記載の炭素系シート材料
（３）さらに部分的に破れが生じており、端部を有する、上記（２）に記載の炭素系シート材料
（４）部分的に元素置換されていたり、ハニカム構造が崩れている上記（１）～（３）のいずれかに記載の炭素系シート材料
（５）酸化グラフェンおよびそれを還元した、還元型酸化グラフェン
（６）リボン状（短冊状）のグラフェン
（７）くるまった形状をしているグラフェン
（８）シート状のグラフェンが筒状になったカーボンナノチューブ
カーボンナノチューブは、長い筒状の炭素化合物である。カーボンナノチューブとしては、グラフェンと同様の網目構造を持つ炭素層が１層からなるシングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷ－ＣＮＴ）を用いてもよく、多数の炭素層が積層してなるマルチウォールカーボンナノチューブ（ＭＷ－ＣＮＴ）を用いてもよい。いずれのカーボンナノチューブも導電性に優れている。
ソース電極１３およびドレイン電極１４は、例えば、チタン（Ｔｉ）層と金（Ａｕ）層とを積層した多層構造の電極である。電極材料としては、チタンおよび金の他に、例えば金、白金、チタン、パラジウム等の金属を単層で用いてもよく、２種以上の金属を組み合わせて多層構造として用いてもよい。
酸化膜１５は、シリカ、アルミナまたはこれらの複合酸化物から構成される。
酸化膜１５は、シリカ、アルミナまたはこれらの複合酸化物の他に、不可避不純物を含んでいてもよい。
シリカ、アルミナまたはこれらの複合酸化物から構成される酸化膜１５が半導体シート１２の表面を覆うことで、半導体シート１２の表面の疎水性が緩和され、半導体センサ１の表面が親水化される。これにより、レセプター１６が半導体シート１２の表面の疎水性の影響を受けなくなるため、レセプター１６を構成する分子が変性する等の不具合を抑えることができる。グラフェンまたはカーボンナノチューブに代表される炭素系半導体は単体であり、材料内に極性を持たない。さらに、炭素同士が結合している方向以外、すなわち表面方向には化学結合手を持たないため表面方向に極性がなく、強い疎水性が発現する。一方、シリカまたはアルミナは、ケイ素もしくはアルミニウムのいずれか一方と酸素とのイオン性結合材料であり、材料内に極性を有する。さらに、プラズマ処理やＵＶ処理を施し、その表面を極性の大きい水酸基にさせることで親水性を強化できる。このように極性を有する材料で、無極性の半導体シートを覆うことで半導体シートの表面を極性化し、水との親和性を高めることができる。
さらに、シリカおよびアルミナはバンドギャップの大きい材料であるため、酸化膜１５によって半導体センサ１の表面の電気的絶縁性が高くなる。その結果、半導体センサ１にゲート電圧を印加した場合であっても、ゲート電極から半導体シート１２に流れる電流を抑えることができる。
酸化膜１５がシリカ、アルミナまたはこれらの複合酸化物から構成されていることは、半導体センサ１の表面に対してＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）による元素分析を行うことで確認することができる。あるいは、半導体センサ１の表面に対してエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）による元素分析を行うことでも確認することができる。
シリカ、アルミナまたはこれらの複合酸化物から構成される酸化膜１５は、シリカおよびアルミナの積層体から構成されてもよい。シリカおよびアルミナの積層体は、シリカ層およびアルミナ層をそれぞれ１層以上含む。シリカ層およびアルミナ層の数は、同じでもよく、異なってもよい
酸化膜１５の表面には保護層が設けられていてもよい。保護層は、例えば、ＴｉＯ２またはＺｒＯ ２ 等から構成される。酸化膜１５の表面に保護層が設けられていると、酸化膜１５の耐腐食性が向上する。
図１に示す例では、酸化膜１５は、絶縁基板１１上の全体に配置され、半導体シート１２の表面だけでなく、ソース電極１３上およびドレイン電極１４上にも配置されている。しかし、酸化膜１５は、少なくとも半導体シート１２の表面を覆うように絶縁基板１１上に配置されていればよい。
酸化膜１５は半導体シート１２の表面全体を覆っていることが好ましいが、製造プロセスで生じる不可避の欠陥は許容される。製造プロセスで生じる不可避の欠陥として、例えば、酸化膜１５のムラまたは欠け等が挙げられる。
半導体センサ１の表面の電気的絶縁性を担保する観点、および、酸化膜１５の機械的安定性（例えば、超音波洗浄に対する機械的安定性）を確保する観点から、酸化膜１５の厚さは２ｎｍ以上であることが好ましい。一方、酸化膜１５の厚さは３０ｎｍ以下であることが好ましい。酸化膜１５の厚さが３０ｎｍ以下であると、センサの高感度が担保される。
酸化膜１５の厚さは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面観察を行うことで測定することができる。
酸化膜１５は、非晶質を含むことが好ましい。酸化膜１５が非晶質を含むと、酸化膜中の粒界が減少する。粒界は導電性キャリアのルートの一部であるため、粒界が減少すれば導電性キャリアのルートの一部が消失することとなる。そのため、酸化膜１５が非晶質を含むと、酸化膜１５全体が結晶質である場合に比べて、半導体センサ１の表面の電気的絶縁性を高くすることができる。酸化膜１５が非晶質を含む場合、必ずしも酸化膜１５全体が非晶質である必要はなく、部分的に結晶領域が含まれていてもよい。
酸化膜１５が非晶質を含むことは、Ｘ線回折像または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）測定における電子線回折像から結晶性分析を行うことで確認することができる。
レセプター１６としては、例えば、抗体、抗原、糖類、アプタマー、ペプチド等が挙げられる。
レセプター１６は、酸化膜１５の表面に留まっていればよい。レセプター１６は根元のみが酸化膜１５に固定されていてもよく、根元以外の部分がある程度の自由度を持って移動可能であってもよい。
レセプター１６の存在は下記の方法で確認することができる。レセプター１６に対応する検出対象物質に標識を付けて半導体センサ１に添加する。このとき、標識付きの検出対象物質のみが半導体センサ１に吸着する現象を確認できた場合、半導体センサ１にはレセプター１６が存在するとみなす。
図１に示すように、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するシランカップリング剤１７を介して酸化膜１５の表面に固定されていることが好ましい。この場合、酸化膜１５とシランカップリング剤１７、および、シランカップリング剤１７とレセプター１６がそれぞれ共有結合によって強固に結合される。そのため、レセプター１６が外れにくくなり、センサの信頼性が向上する。
シランカップリング剤１７としては、例えば、３－アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）、３－アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）等のアミノ基を有するシランカップリング剤、３－メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＴＥＳ）等のチオール基を有するシランカップリング剤、トリエトキシ（３－グリシジルオキシプロピル）シラン（ＧＰＴＥＳ）等のエポキシ基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
酸化膜１５の表面にシランカップリング剤１７が存在することは、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）による表面分析を行うことで確認することができる。
以下、本発明の第１実施形態に係る半導体センサの製造方法の一例について説明する。
図２Ａは、絶縁基板を準備する工程の一例を模式的に示す平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿った断面図である。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、絶縁基板１１を準備する。絶縁基板１１として、例えば、シリコン基板１１ａの表面を酸化して酸化シリコン層１１ｂを形成した熱酸化シリコン基板を用いる。
図３Ａは、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程の一例を模式的に示す平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示すＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。
例えば、真空蒸着法、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法またはスパッタリング法等の方法を用いて、Ｔｉ層およびＡｕ層を絶縁基板１１上に形成する。その後、フォトリソグラフィーおよびエッチングでパターニングすることで、ソース電極１３およびドレイン電極１４を形成する。
図４Ａは、半導体シートを形成する工程の一例を模式的に示す平面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示すＩＶＢ－ＩＶＢ線に沿った断面図である。
グラフェンまたはカーボンナノチューブは、銅箔上に成長させることができる。そのため、例えば、銅箔上に成長させたグラフェンまたはカーボンナノチューブを絶縁基板１１に転写し、その後、フォトリソグラフィーおよびエッチングでパターニングすることで、半導体シート１２を絶縁基板１１上に形成することができる。図４Ａおよび図４Ｂに示す例では、半導体シート１２は、ソース電極１３の端部およびドレイン電極１４の端部を覆
うように絶縁基板１１上に形成されている。
図５Ａは、酸化膜を形成する工程の一例を模式的に示す平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すＶＢ－ＶＢ線に沿った断面図である。
例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）法、ＥＢ蒸着法等の方法を用いて、シリカ、アルミナまたはこれらの複合酸化物から構成される酸化膜１５を形成する。図５Ａおよび図５Ｂに示す例では、酸化膜１５は、絶縁基板１１上の全体に配置され、半導体シート１２の表面だけでなく、ソース電極１３上およびドレイン電極１４上にも形成されている。原子層堆積（ＡＬＤ）法にはＦｌｅｘＡＬ（Ｏｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（株）製）を用いることができる。ＥＢ蒸着法にはＰＭＣ－８００（シンクロン（株）製）またはＳＥＣ－１０Ｄ（昭和真空（株）製）を用いることができる。
図６は、シランカップリング処理を施す工程の一例を模式的に示す断面図である。
図６に示すように、酸化膜１５の表面にシランカップリング処理を施すことが好ましい。図６に示す例では、シランカップリング剤１７としてＡＰＴＥＳが用いられており、表面にアミノ基が存在する。
図７は、レセプターを酸化膜の表面に配置する工程の一例を模式的に示す断面図である。
例えば、図７に示すように、固定剤１８を表面に固定した後、レセプター１６を酸化膜１５の表面に配置する。図７に示す例では、固定剤１８としてグルタルアルデヒドが用いられており、シランカップリング剤１７のアミノ基と固定剤１８のアルデヒド基、および、レセプター１６のアミノ基と固定剤１８のアルデヒド基がそれぞれ共有結合によって結合される。
以上の工程により、図１に示す半導体センサ１等の半導体センサが得られる。
図８は、本発明の第１実施形態に係る半導体センサの別の一例を模式的に示す断面図である。
図８に示す半導体センサ１Ａのように、レセプター１６は、シランカップリング剤１７（図１参照）を介さず、酸化膜１５の表面に直接固定されていてもよい。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、レセプターが、酸化膜の表面に存在するスペーサ分子を介して酸化膜の表面に固定されている。スペーサ分子により、酸化膜に表面に配置されるレセプターが酸化膜の表面から離れ自由度を得ることで、レセプターのセンシング能が向上する。また、スペーサ分子が親水性を有する場合は半導体センサの表面の親水性を強化することができる。
図９は、本発明の第２実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。
図９に示す半導体センサ２では、酸化膜１５の表面にシランカップリング剤１７が存在するとともに、スペーサ分子１９が存在している。レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するスペーサ分子１９を介して酸化膜１５の表面に固定されている。スペーサ分子１９とシランカップリング剤１７、および、スペーサ分子１９とレセプター１６はそれぞれ共有結合により結合されていることが好ましい。
スペーサ分子１９としては、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、デキストラン、エチレングリコールビス（スクシンイミジルスクシネート）等が挙げられる。これらの終端が官能基で修飾されていると、スペーサ分子１９とシランカップリング剤１７、および、スペーサ分子１９とレセプター１６がそれぞれ共有結合により結合することができる。アミノ基を有するシランカップリング剤とアミノ基を有するレセプターとを共有結合させるスペーサ分子１９としては、例えば、両端がスクシンイミド基であるＰＥＧが挙げられる。スペーサ分子１９を含む層の厚さは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面観察を行うことで測定することができる。本発明におけるスペーサ分子１９を含む層の厚さとしては０．７ｎｍ以上１０ｎｍ以下が望ましいが、これに限定されない。
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、酸化膜の表面に、レセプターとともにブロッキング剤が存在する。ブロッキング剤により、半導体センサの表面の親水性が強化される。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。
図１０に示す半導体センサ３では、酸化膜１５の表面に、レセプター１６とともにブロッキング剤２０が存在する。図１０に示す半導体センサ３では、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するシランカップリング剤１７を介して酸化膜１５の表面に固定されている。なお、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するスペーサ分子１９を介して酸化膜１５の表面に固定されていてもよい。
図１１は、本発明の第３実施形態に係る半導体センサの別の一例を模式的に示す断面図である。
図１１に示す半導体センサ３Ａのように、レセプター１６は、シランカップリング剤１７（図１０参照）を介さず、酸化膜１５の表面に直接固定されていてもよい。
ブロッキング剤２０としては、例えば、タンパク質（例えば、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、ヘモグロビン、スキムミルク等）、界面活性剤（例えば、Ｔｗｅｅｎ（商品名）、Ｔｒｉｔｏｎ（商品名）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）等）、ポリマー（例えば、ＰＥＧ、ＰＶＰ等）が挙げられる。
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態では、半導体シートと酸化膜との間にシード層が設けられている。シード層を設けることにより、酸化膜が均一に成膜され、半導体センサの感度が高まる。
図１２は、本発明の第４実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。
図１２に示す半導体センサ４では、半導体シート１２と酸化膜１５との間にシード層２１が設けられている。図１２に示す例では、半導体シート１２とソース電極１３との間、および、半導体シート１２とドレイン電極１４との間にもシード層２１が設けられている。
シード層２１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の軽金属、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等の３ｄ遷移金属、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）等のレアメタルを金属単体で成膜し、それを酸化させることで形成することができる。
シード層２１の厚さは、２ｎｍ以下であることが好ましい。一方、シード層２１の厚さは、０．５ｎｍ以上であることが好ましい。
図１２に示す半導体センサ４では、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するシランカップリング剤１７を介して酸化膜１５の表面に固定されている。なお、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するスペーサ分子１９を介して酸化膜１５の表面に固定されていてもよい。あるいは、レセプター１６は、シランカップリング剤１７を介さず、酸化膜１５の表面に直接固定されていてもよい。
また、酸化膜１５の表面に、レセプター１６とともにブロッキング剤２０（図１０参照）が存在してもよい。
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態では、酸化膜が表面に凹凸を有する。酸化膜の表面に設けられた凹凸により、酸化膜の表面積を増やすことができるため、半導体センサの表面の親水性が高まる。また、酸化膜の表面に配置されるレセプターの密度を高くすることができるため、半導体センサの感度が高まる。
図１３は、本発明の第５実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。
図１３に示す半導体センサ５では、酸化膜１５は、表面に凹凸を有している。
酸化膜１５の表面に凹凸を形成する方法としては、例えば、表面ブラストまたはプラズマアッシングによって表面粗化する方法、酸化膜をアイランド成長させる方法等が挙げられる。アイランド成長とは、互いに離間する核を起点として、当該核が成長する現象である。アイランド成長により膜が不均一に形成されるため、膜の表面に凹凸が形成される。なお、アイランド成長が起きる要件としては、成長させる膜の下地表面の、膜の原料に対する濡れ性が悪いこと等が挙げられる。
図１３に示す半導体センサ５では、レセプター１６は、シランカップリング剤１７を介さず、酸化膜１５の表面に直接固定されている。なお、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するシランカップリング剤１７を介して酸化膜１５の表面に固定されていてもよい。あるいは、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するスペーサ分子１９を介して酸化膜１５の表面に固定されていてもよい。
また、酸化膜１５の表面に、レセプター１６とともにブロッキング剤２０（図１０参照）が存在してもよい。半導体シート１２と酸化膜１５との間にシード層２１（図１２参照）が設けられていてもよい。
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態では、酸化膜上のセンシング部以外の部分に絶縁コート層が設けられている。絶縁コート層を設けることにより、センシング部以外の部分の絶縁性が高まるため、半導体センサの信頼性が向上する。また、センシング部以外の部分でターゲット分子が補足されなくなるため、半導体センサの感度が高まる。
図１４は、本発明の第６実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。図１５は、本発明の第６実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す平面図である。なお、図１４は、図１５に示すＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図である。
図１４および図１５に示す半導体センサ６では、酸化膜１５上のセンシング部Ｘ以外の部分に絶縁コート層２２が設けられている。図１５に示すように、絶縁コート層２２は、平面視において、酸化膜１５の周囲を覆っている。
絶縁コート層２２を構成する材料としては、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等の有機化合物等が挙げられる。絶縁コート層２２の厚みは、１００ｎｍ以上１０μｍ以下が望ましい。
図１５に示す例では、酸化膜１５上のセンシング部Ｘ以外の部分の全体に絶縁コート層２２が設けられているが、絶縁コート層２２が設けられていない部分が存在してもよい。
図１４に示す半導体センサ６では、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するシランカップリング剤１７を介して酸化膜１５の表面に固定されている。なお、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するスペーサ分子１９を介して酸化膜１５の表面に固定されていてもよい。あるいは、レセプター１６は、シランカップリング剤１７を介さず、酸化膜１５の表面に直接固定されていてもよい。
また、酸化膜１５の表面に、レセプター１６とともにブロッキング剤２０（図１０参照）が存在してもよい。半導体シート１２と酸化膜１５との間にシード層２１（図１２参照）が設けられていてもよい。酸化膜１５が表面に凹凸（図１３参照）を有していてもよい。
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態では、ソース電極上およびドレイン電極上に絶縁コート層が設けられ、ソース電極上、ドレイン電極上および絶縁コート層上に半導体シートが配置されている。
図１６は、本発明の第７実施形態に係る半導体センサの一例を模式的に示す断面図である。
図１６に示す半導体センサ７では、ソース電極１３上およびドレイン電極１４上に絶縁コート層２２が設けられ、ソース電極１３上、ドレイン電極１４上および絶縁コート層２２上に半導体シート１２が配置されている。
絶縁コート層２２を構成する材料は、第６実施形態と同じである。
図１６に示す半導体センサ７では、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するシランカップリング剤１７を介して酸化膜１５の表面に固定されている。なお、レセプター１６は、酸化膜１５の表面に存在するスペーサ分子１９を介して酸化膜１５の表面に固定されていてもよい。あるいは、レセプター１６は、シランカップリング剤１７を介さず、酸化膜１５の表面に直接固定されていてもよい。
また、酸化膜１５の表面に、レセプター１６とともにブロッキング剤２０（図１０参照）が存在してもよい。半導体シート１２と酸化膜１５との間にシード層２１（図１２参照）が設けられていてもよい。酸化膜１５が表面に凹凸（図１３参照）を有していてもよい。
［バイオセンサ］
本発明の半導体センサは、例えば、バイオセンサとして用いることができる。この場合、具体的な検出対象物質としては、例えば、細胞、微生物、ウイルス、タンパク質、酵素、核酸、低分子生体物質等が挙げられる。
図１７は、本発明の半導体センサを備えるバイオセンサの構成の一例を模式的に示す概略図である。
図１７に示すバイオセンサ１００は、図１に示す半導体センサ１を備えている。バイオセンサ１００は、半導体センサ１上に例えばシリコーンゴム製のプール３１を取り付け、プール３１の内部を電解液３２で満たし、半導体センサ１のゲート電極３３を電解液３２に浸漬させ、半導体センサ１のソース電極１３、ドレイン電極１４およびゲート電極３３にバイポテンショスタット（図示せず）を接続することで構成される。電解液３２には、検出対象物質３４が含まれている。
ゲート電極３３は、ソース電極１３およびドレイン電極１４に対して電位を印加させるものであり、一般的には貴金属を用いる。ゲート電極３３は、ソース電極１３およびドレイン電極１４を形成した位置以外のところに設けられる。通常は絶縁基板１１上あるいは絶縁基板１１以外の場所に設けられるが、本発明の半導体センサでは、ソース電極１３またはドレイン電極１４の上方に設けられることが好ましい。
図１８は、ゲート電圧ＶＧとソース・ドレイン間電流ＩＤＳとの関係を示すグラフである。
図１８では、レセプターが検出対象物質と結合していない場合のソース・ドレイン間電流ＩＤＳを実線Ａで示し、レセプターが検出対象物質と結合している場合のソース・ドレイン間電流ＩＤＳを破線Ｂで示している。図１８に示すように、レセプターが検出対象物質と特異的に結合した際には、検出対象物質であるターゲット分子の電荷によって伝導特性が変調される。その変調を観測することで、検出対象物質の有無または濃度をセンシングすることができる。
本発明の半導体センサは、上記実施形態に限定されるものではなく、半導体センサの構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。例えば、酸化膜１５上で共有結合を形成する材料であればシランカップリング剤１７は別の材料に置き換えることができる。このような材料の具体例としてはホスホン酸誘導体等が挙げられる。
１、１Ａ、２、３、３Ａ、４、５、６、７ 半導体センサ
１１ 絶縁基板
１１ａ シリコン基板
１１ｂ 酸化シリコン層
１２ 半導体シート
１３ ソース電極
１４ ドレイン電極
１５ 酸化膜
１６ レセプター
１７ シランカップリング剤
１８ 固定剤
１９ スペーサ分子
２０ ブロッキング剤
２１ シード層
２２ 絶縁コート層
３１ プール
３２ 電解液
３３ ゲート電極
３４ 検出対象物質
１００ バイオセンサ
Ｘ センシング部

Claims (7)

  1. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に配置され、グラフェンまたはカーボンナノチューブから構成される半導体シートと、
    前記絶縁基板上に配置され、前記半導体シートと電気的に接続されているソース電極およびドレイン電極と、
    前記半導体シートの表面を覆うように配置され、シリカ、アルミナまたはこれらの複合酸化物から構成される酸化膜と、
    前記酸化膜の表面に配置されたレセプターと、を備え、
    前記ソース電極上および前記ドレイン電極上に絶縁コート層が設けられ、
    前記ソース電極上、前記ドレイン電極上および前記絶縁コート層上に前記半導体シートが配置されている、半導体センサ。
  2. 前記酸化膜の少なくとも一部の厚さが２ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、請求項１に記載の半導体センサ。
  3. 前記酸化膜が非晶質を含む、請求項１または２に記載の半導体センサ。
  4. 前記レセプターは、前記酸化膜の表面に存在するシランカップリング剤を介して前記酸化膜の表面に固定されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体センサ。
  5. 前記レセプターは、前記酸化膜の表面に存在するスペーサ分子を介して前記酸化膜の表面に固定されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体センサ。
  6. 前記酸化膜の表面には、前記レセプターとともにブロッキング剤が存在する、請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体センサ。
  7. 前記半導体シートと前記酸化膜との間にシード層が設けられている、請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体センサ。
JP2022543947A 2020-08-17 2021-08-17 半導体センサ Active JP7487780B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020137504 2020-08-17
JP2020137504 2020-08-17
PCT/JP2021/030004 WO2022039148A1 (ja) 2020-08-17 2021-08-17 半導体センサ

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2022039148A1 JPWO2022039148A1 (ja) 2022-02-24
JPWO2022039148A5 JPWO2022039148A5 (ja) 2023-04-14
JP7487780B2 true JP7487780B2 (ja) 2024-05-21

Family

ID=80350427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022543947A Active JP7487780B2 (ja) 2020-08-17 2021-08-17 半導体センサ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230184712A1 (ja)
JP (1) JP7487780B2 (ja)
CN (1) CN116194404A (ja)
WO (1) WO2022039148A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004266272A (ja) 2003-02-14 2004-09-24 Toray Ind Inc 電界効果型トランジスタ並びにそれを用いた液晶表示装置
JP2005079342A (ja) 2003-08-29 2005-03-24 Japan Science & Technology Agency 電界効果トランジスタ及び単一電子トランジスタ並びにそれを用いたセンサ
JP2006508523A (ja) 2002-03-20 2006-03-09 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 自己整合型ナノチューブ電界効果トランジスタおよびこれを製造する方法
JP2006222279A (ja) 2005-02-10 2006-08-24 Japan Science & Technology Agency ｎ型トランジスタ、ｎ型トランジスタセンサ及びｎ型トランジスタ用チャネルの製造方法
JP2008071898A (ja) 2006-09-13 2008-03-27 Osaka Univ カーボンナノチューブ電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP2008082988A (ja) 2006-09-28 2008-04-10 Hokkaido Univ 多段階増幅を利用した検出方法
JP2010192599A (ja) 2009-02-17 2010-09-02 Olympus Corp カーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法及びカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタ
JP2013505439A (ja) 2009-09-18 2013-02-14 コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフ ガス状で存在する、または溶媒に溶解した対象化合物を検出および／または定量するための装置および方法
JP2018523631A (ja) 2015-07-13 2018-08-23 クラヨナノ エーエス グラファイト基板上に成長させたナノワイヤ又はナノピラミッド

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006508523A (ja) 2002-03-20 2006-03-09 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 自己整合型ナノチューブ電界効果トランジスタおよびこれを製造する方法
JP2004266272A (ja) 2003-02-14 2004-09-24 Toray Ind Inc 電界効果型トランジスタ並びにそれを用いた液晶表示装置
JP2005079342A (ja) 2003-08-29 2005-03-24 Japan Science & Technology Agency 電界効果トランジスタ及び単一電子トランジスタ並びにそれを用いたセンサ
JP2006222279A (ja) 2005-02-10 2006-08-24 Japan Science & Technology Agency ｎ型トランジスタ、ｎ型トランジスタセンサ及びｎ型トランジスタ用チャネルの製造方法
JP2008071898A (ja) 2006-09-13 2008-03-27 Osaka Univ カーボンナノチューブ電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP2008082988A (ja) 2006-09-28 2008-04-10 Hokkaido Univ 多段階増幅を利用した検出方法
JP2010192599A (ja) 2009-02-17 2010-09-02 Olympus Corp カーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法及びカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタ
JP2013505439A (ja) 2009-09-18 2013-02-14 コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフ ガス状で存在する、または溶媒に溶解した対象化合物を検出および／または定量するための装置および方法
JP2018523631A (ja) 2015-07-13 2018-08-23 クラヨナノ エーエス グラファイト基板上に成長させたナノワイヤ又はナノピラミッド

Also Published As

Publication number Publication date
CN116194404A (zh) 2023-05-30
WO2022039148A1 (ja) 2022-02-24
US20230184712A1 (en) 2023-06-15
JPWO2022039148A1 (ja) 2022-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9091648B2 (en) Carbon based biosensors and processes of manufacturing the same
Fu et al. Sensing at the surface of graphene field‐effect transistors
Mao et al. Highly sensitive protein sensor based on thermally-reduced graphene oxide field-effect transistor
Yin et al. Real-time DNA detection using Pt nanoparticle-decorated reduced graphene oxide field-effect transistors
JP4967034B2 (ja) グラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置
JP5878763B2 (ja) タンパク質層を有する電子デバイス
US9465007B2 (en) Nanosensor and method of manufacturing same
US20090045061A1 (en) Nanotube Devices and Vertical Field Effect Transistors
US20110143101A1 (en) Graphene structure, method for producing the same, electronic device element and electronic device
US20130037410A1 (en) Nanopore Sensor Comprising A Sub-Nanometer-Thick Layer
US20140179047A1 (en) Field Effect Transistor-Based Bio-Sensor
EP2612138A1 (en) Nano-carbon sensor and method of making a sensor
KR20150117945A (ko) 환원 그래핀 산화물 기반 바이오 센서 및 이를 이용한 바이오 물질 검출 방법
Son et al. Tailoring single-and double-sided fluorination of bilayer graphene via substrate interactions
CN107356649B (zh) 多路生物传感器及其制造方法
WO2023148149A1 (en) Graphene sensors and a method of manufacture
JP7487780B2 (ja) 半導体センサ
KR101085879B1 (ko) 실리콘 나노 와이어를 이용한 바이오 센서, 실리콘 나노 와이어를 이용한 바이오 센서의 제조방법 및 상기 바이오 센서를 이용한 특정 세포 검지 방법
Muratore et al. Beyond point of care diagnostics: Low-dimensional nanomaterials for electronic virus sensing
JP2009156827A (ja) 半導体センシング用電界効果型トランジスタ及びこれを用いた半導体センシングデバイス
WO2022196179A1 (ja) バイオセンサ、検出方法および検出装置
WO2022239429A1 (ja) センサ、検出方法および検出装置
Oshin et al. Advancing PoC Devices for Early Disease Detection using Graphene-based Sensors
Canton-Vitoria et al. Field-effect transistor antigen/antibody-TMDs sensors for the detection of COVID-19 samples
JP7494947B2 (ja) 電界効果トランジスタ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230117

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240321

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240409

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240422

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7487780

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150