KR20210055021A - 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서 - Google Patents

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KR20210055021A
KR20210055021A KR1020200147611A KR20200147611A KR20210055021A KR 20210055021 A KR20210055021 A KR 20210055021A KR 1020200147611 A KR1020200147611 A KR 1020200147611A KR 20200147611 A KR20200147611 A KR 20200147611A KR 20210055021 A KR20210055021 A KR 20210055021A
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mobility transistor
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gate electrode
high mobility
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KR1020200147611A
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이현호
우경민
이필우
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명지대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 고이동도 트랜지스터 기반의 바이오 센서에 관한 것으로, 구체적으로 질화물계 이종접합 전계효과 트랜지스터 및 광조사를 통하여 바이오 분자의 검출 민감도를 향상시킨 바이오 센서를 제공한다.

Description

고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서{Biosensor based on high electron mobility transistor}
본 발명은 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서, 이의 제조방법, 또는 이의 이용에 관한 것이다.
최근 나노 크기를 가지는 반도체 소자에 대한 공정 기술이 발전함에 따라 이를 이용한 의공학 소자, 특히 바이오센서에 많은 연구가 이루어지고 있다. 이는 DNA, 단백질, 그리고 바이러스와 같은 생물학적인 개체들의 크기가 나노미터 단위로 반도체 소자의 크기와 비슷하기 때문이다.
바이오센서 중에서 형광 물질의 레벨링(labeling)과 빛을 이용한 탐지 및 화학적인 방법을 이용한 센서가 널리 사용되고 있다. 하지만 이 기술은 결과 분석과 샘플 준비에 많은 시간이 걸리며 가격이 비싸다는 문제점이 있다. 이런 이유로 레벨링이 필요 없고 실시간 측정이 가능한 나노 크기의 전계 효과 트랜지스터(FET)가 바이오센서로써 각광을 받고 있다.
그러나 모스펫(MOSFET)과 같은 일반적인 전계 효과 트랜지스터(FET)는, 전류량의 변화를 크게 얻을 수 없고 신호대 잡음비를 크게 얻을 수 없는 한계점을 갖는다. 또한, MOSFET의 동작원리에 의해 꺼진 상태에서 전류가 켜진 상태가 되기 위해서 상당량의 전압이 필요하기 때문에 바이오 분자의 전하량이 작은 경우 이와 같은 문제를 해결하기 어렵다는 문제가 있다.
이종접합 전계효과 트랜지스터(HFET, Heterostructure Field Effect Transistor)는 질화물계 화합물 반도체로 제조되어 고주파수 및 고출력 전자소자로 동작한다. 질화물 반도체는 Si 또는 GaAs와 같은 반도체 물질에 비해, 넓은 에너지 밴드갭과, 높은 열적, 화학적 안정도 및 높은 전자포화속도를 가지므로, 광 소자뿐만 아니라 고주파, 고출력 전자소자로 널리 적용된다. 질화물계 이종접합 전계효과 트랜지스터는 높은 항복전계(약 3×106V/cm), 높은 전자포화속도(약 2×107cm/sec) 및 높은 열적/화학적 안정도 등의 다양한 장점을 가진다. 또한, 질화물계 이종접합 전계효과 트랜지스터에 구현되는 AlGaN/GaN의 이종접합구조는 접합계면에서 강한 분극현상에 기인하여 높은 농도의 전자가 유기될 수 있으므로, 전자 이동도를 보다 향상시킬 수 있다. 일반적인 질화물계 이종접합 전계효과 트랜지스터는, 버퍼층이 형성된 사파이어, 실리콘 카바이드 또는 실리콘기판을 포함한다. 버퍼층 상에는 언도프트 GaN 층 및 AlGaN 층이 차례로 형성된다. AlGaN층 상면의 양단에는 소스 전극 및 드레인 전극이 제공되고, 그 사이에 게이트 전극이 제공된다. 이러한 이종접합 전계효과 트랜지스터의 구조는, AlGaN/GaN 이종접합 계면에서 강한 분극 효과(polarizationeffect)로 인해 높은 전자밀도를 가지는 이차원 전자 가스(2DEG, two-dimensional electron gas)라는 채널이 형성된다. 즉, 이종접합 전계효과 트랜지스터는 게이트 전극에 전압을 인가하지 않아도 채널이 형성되는 공핍 모드(depletion mode)로 구동된다. 이와 같이, AlGaN/GaN 이종접합 전계효과 트랜지스터는 이차원 전자 가스 채널에서의 높은 전자 밀도와 이동도를 가지기 때문에 고이동도 트랜지스터로 지칭되고 있다.
현재 이러한 고이동도 트랜지스터의 센서로의 이용은 가스와 같은 물질에 대한 센서에 국한되었으며, 바이오센서로는 이용되고 있지 않은 실정이다.
이에 따라, 본 발명자들은 바이오센서로써의 기존 전계효과 트랜지스터의 단점을 보완하고자 이종접합 전계효과 트랜지스터를 바이오센서에 적용하여 본 발명을 완성하였다.
KR 10-0616619 B1
본 발명은 이종 접합 전계효과 트랜지스터를 사용하여 바이오 분자를 검출하는 바이오 센서를 개발하는 것으로, 게이트 전극 상에 바이오 분자와 결합하는 프로브 분자를 부착하고, 가시광선을 이용하여 검출 민감도를 향상시켜 기존 트랜지스터 기반 바이오 센서의 단점을 해결하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서를 제공한다. 상기 고이동도 트랜지스터는 기판, 상기 기판 상에 형성된 GaN계 채널층, 상기 채널층과의 계면에서 이차원전자가스 채널을 생성하는 소정 두께로 형성된 AlGaN계 장벽층, 서로 이격되도록 상기 장벽층 상에 배치된 소스 전극 및 드레인 전극, 및 상기 양 전극 사이에 배치된 게이트 전극을 구성으로 포함하나, 이제 제한되지 않으며, 이미 공지된 이종접합 전계효과 트랜지스터의 구조로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 이종접합 전계효과 트랜지스터는 국내등록보고 KR 10-0616619 B1에 기술된 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고이동도 트랜지스터는 기판(110), 상기 기판 상에 형성된 GaN계 채널층(120), 상기 채널층과의 계면에서 이차원 전자 가스 채널(170)을 생성하는 소정 두께로 형성된 AlGaN계 장벽층(130), 서로 이격되도록 상기 장벽층 상에 배치된 소스 전극(140) 및 드레인 전극(150), 및 상기 양 전극 사이에 배치된 게이트 전극(160)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 바이오 센서에 사용된 기판은 저온 버퍼층이 형성된 것일 수 있고, 구체적으로 사파이어 기판일 수 있다.
본 발명의 고이동도 트랜지스터는 바이오 센서로 이용하기 위해 일반적인 트랜지스터보다 크게 제작될 수 있고, 구체적으로, 게이트 전극의 길이(Length) 및 너비(Width)는 1 내지 1000μm일 수 있고, 바람직하게는 길이 및 너비가 230 내지 250 μm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 소스 전극 및 게이트 전극 및 게이트 전극 및 드레인 전극간의 간격은 10 내지 20μm일 수 있고, 바람직하게는 15 내지 18μm일 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서 제조된 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서의 규격에 따르면, 게이트 전압이 0.01V 미만이면 작동하지 않고, 6V를 넘어가면 채널에 흐르는 전류가 선형영역에서 포화영역으로 넘어서게 되어 측정이 불가해지므로 본 발명의 바이오센서에 인가되는 게이트 전압은 0.01V 내지 6V인 것이 바람직하며, 게이트 전압에 인가되는 전압이 3V인 경우, 코티솔 검출 효율이 우수함을 확인하였다. 그러나, 측정시 효과적인 게이트 전압의 범위는 바이오 센서를 구성하는 트랜지스터의 크기에 영향을 받으므로, 트랜지스터 크기에 따라 변화될 수 있다.
본 발명의 바이오센서는 상기 고이동도 트랜지스터의 게이트 전극상에 특정 바이오 분자와 특이적으로 결합하는 프로브 분자가 부착된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 사용된 용어 "바이오 분자"는 생체 내 존재하는 검출가능한 형태의 모든 분자를 지칭하며, 예를 들어, 핵산(DNA 및 RNA), 단백질, 호르몬, 및 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 사용된 용어 "프로브 분자"는 상기 바이오 분자에 특이적으로 결합하는 분자를 지칭하는 것으로, 예를 들어, 올리고뉴클레오타이드, 펩타이드, 항체, 단백질, 및 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 전계 효과 트랜지스터의 게이트 전극에 고정된 프로브 분자와 바이오 분자가 결합하는 정도에 따라, 소스와 드레인 사이 채널의 전류값에 변화가 발생되는 원리를 이용한 것이다.
상기 게이트 전극은 전기전도성이 있는 금속 나노입자로 이루어지거나 코팅될 수 있고, 상기 금속 나노입자는 금(Au), 크롬(Cr), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 및 티타늄(Ti)으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바이오 센서의 게이트 전극은 금 나노입자로 이루어지거나 코팅될 수 있고, 검출하고자 하는 바이오 분자인 코티솔에 특이적으로 결합하는 프로브 분자인 c-Mab 항체가 디티오비스-N-숙신이미딜 프로피오네이트(dithiobis-N-succinimidyl propionate, DTSP)을 링커로 하여 상기 게이트 전극 표면에 결합된 것일 수 있다. 즉, 상기 게이트 전극이 바이오 센서에서 바이오 분자를 센싱하는 부위에 해당한다.
본 발명의 바이오 센서는 바이오분자의 정확한 검출을 위하여 분석 시료가 프로브 분자가 고정된 게이트 준극에 직접 주입되도록 미세유체 시스템을 추가로 포함 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바이오센서는 소스 전극 및 게이트 전극 사이, 및 게이트 전극 및 드레인 전극 사이에 광원을 조사하는 광조사 장치를 추가로 포함할 수 있다. 상기 위치에 380~~780nm의 가시광선을 조사함으로써 바이오분자의 검출 민감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 일반적으로 많이 사용되는 500~550nm의 녹색광 및 600~650nm 적색광을 조사한 경우, 그렇지 않은 경우보다 낮은 농도의 바이오 분자를 검출이 가능함을 확인하였으며, 구체적으로 1pM 농도의 바이오 분자도 정확히 검출할 수 있음을 확인하였다. 에너지량이 높은 광원 즉, 파란색광을 사용하는 경우에 측정 감도를 더 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 바이오 분자 검출 방법은 상기 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서를 이용한 바이오 분자 검출 방법으로서, 트랜지스터의 게이트 전극에 고정된 프로브 분자와 시료상에 포함된 바이오 분자의 반응 정도에 따라 게이트 전극에 흐르는 전류의 변화를 측정하여 바이오 분자의 유무를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명은 고이동도 트랜지스터인 이종접합 전계효과 트랜지스터를 이용하여 기존의 트랜지스터 기반 바이오센서와 비교하여 검출하고자 하는 특정 바이오 분자의 고감도 검출이 가능하다. 특히, 본 발명의 바이오 센서는 가시광선 광원을 조사함으로써 검출 민감도를 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바이오센서에 이용된 고이동도 트랜지스터(질화물계 이종접합 전계효과 트랜지스터의 구조를 나타낸 것이다
도 2는 본 발명의 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서의 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 미세유체 시스템이 결합된 본 발명의 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서의 사진이다.
도 4는 본 발명의 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서를 이용하여 측정된 코티솔 용액의 농도별(1pM, 10pM, 100pM 및 1nM) 출력 특성을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서에 가시광선을 조사한 경우의 출력 특성을 나타낸 것이다.
도 6은 녹생광을 조사한 본 발명의 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서를 이용하여 측정된 코티솔 용액의 농도별(1pM, 10pM, 100pM 및 1nM) 출력 특성을 나타낸 것이다.
제조예. 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서의 제작
1-1 고이동도 트랜지스터 제작
우리는 4 인치 사파이어 기판을 사용했고 AlGaN/GaN 층은 금속 유기 화학 기상 증착 (MOCVD)을 사용하여 성장시켰다. 에피택셜 층은 (아래에서 위로) 25nm의 저온 GaN 핵, 1μm의 C-도핑 GaN 버퍼층, 1.5μm의 의도하지 않게 도핑된 GaN 및 28 nm의 i-Al0.27Ga0.73N 장벽층으로 구성되었다 두꺼운 GaN 버퍼층은 소스와 드레인 사이의 드리프트 길이가 짧은 고전압 장치에 적합하다. 이것은 큰 역 바이어스에서 수직 방향으로 공핍 영역을 향상시키도록 설계되었다. 홀 효과를 사용하여 측정한 시트 전자 밀도는 1013/cm2이었고 버진 AlGaN/GaN 구조에서 전자 이동도는 1900cm2/Vs였다. 샘플은 아세톤, 메탄올 및 아이소프로필 알코올 (IPA)을 사용하여 순차적으로 초음파 수조에서 세척되었다. 메사 구조가 Cl2/BCl3 식각 가스로 유도 결합 플라즈마(ICP) 식각을 사용하여 개별 장치가 분리되도록 형성되어 500nm 깊이를 형성하였다. 금속 접합은 전자빔 증착 (e-빔 증착)을 사용하여 증착되고 리프트 오프를 사용하여 정의되었다. 음극에서의 옴 접촉은 1 분간 830oC RTA 어닐링에 의해 형성되었다. Ti/Al/Ni/Au(20/100/25/50nm) 금속 스택. 쇼트 키 장벽을 형성한 후, 광학 리소그래피를 사용하여 접점을 패턴화하고 완충 산화물 에칭제 (BOE)를 사용하여 표면을 세척하여 III 족 산화물을 제거하였다. Ni/Au (20/100nm) 스택은 Schottky 접촉을 형성하기 위해 증착되었다.
공정의 모든 단계가 완료된 후 최종 크기는 광학 현미경(OM)으로 측정하였다. 게이트 및 드레인 간격, 게이트 전극 길이, 게이트 및 소스 간격 및 게이트 전극 너비는 각각 16, 243, 16 및 227μm로 측정되었다(도 1).
1-2 PDMS 미세유체 시스템 제작
모든 시료가 특히 열린 게이트 전극 영역에만 접촉되도록 트랜지스터 상에 미세유체 시스템 플랫폼을 적용하였다. PDMS(Polydimethylsiloxane)는 투명성 때문에 미세유체 시스템 구현에 좋은 재료로 선택되었다. PDMS 미세유체용 몰드는 SU-8 2025 (Microchem 2025)에 의해 주조되었으며, 베어 실리콘 웨이퍼에서 65초 동안 800rpm으로 두 번 스핀 코팅되었다. 이어서 SU-8 포토레지스트 필름을 65℃에서 5 분, 90℃에서 15분 동안 순차적으로 소프트 베이킹하였다. 이후 SU-8 2025를 마스크 얼라이너 (MDA-8000, Midas Co, Korea)로 UV 광 35초 노광 시간으로 패터닝한 후 65℃에서 5분, 90℃에서 25분 동안 각각 노출 베이크(PEB)를 수행하였다. 노출 직후 SU-8을 SU-8 현상액 (Microchem)으로 부드럽게 현상하였다. SU-8 몰드를 PDMS sylgard 184A (Dow corning Co) 및 교차 링커 sylgard 184B 용액의 프리폴리머와 진공 하에서 10 : 1 비율로 혼합되어 잔류 기포가 제거된 PDMS 용액으로 덮었다. 마지막으로 SU-8 2025 몰드에 부은 PDMS 용액은 밤새 70℃에서 어닐링하여 젤리형 고체로 변하였다.
제조된 PDMS 미세유체 시스템은 화학적 결합을 통해 GPTMS ((3-Glycidyloxypropyl) trimethoxysilane, sigma-aldrich)-APTES ((3-Aminopropyl) triethoxysilane, Sigma-Aldrich) 화학 접착제를 사용하여 AlGaN/GaN 고이동도 트랜지스터 상에 접합되었다. 미세유체 시스템을 통해 용액이 누출없이 채널 또는 배관을 통과할 수 있게되었다. 구체적인 방법은 첫째, PDMS와 HEMT 표면을 10분 동안 UV/Ozone 처리하여 활성화시켰다. 그 다음, 에탄올 (Sigma-Aldrich)에 혼합된 GPTMS 및 APTES 5 vol % 용액을 활성화된 트랜지스터 및 PDMS의 표면에 즉시 부었다. 30분 후, 두 개의 다른 표면이 에폭시-아민 결합을 통해 접합되었다. PDMS 및 트랜지스터는 순수 에탄올로 완전히 세척하고 건조 용매없이 잔류 에탄올을 가볍게 칫솔질한 후 서로 정렬하였다. 정렬된 장치는 상온에서 40분 동안 그리고 60℃에서 15분 동안 연속적으로 서로 완벽하게 밀착되도록 세게 압착시켰다. 마지막으로, 부착은 에폭시-아민 결합에 의해 수행되었으며, 이는 도 3에 나타내었다.
1-3 c-Mab의 접합
항원-항체 결합은 표준 코티솔 용액의 농도를 결정하는 데 사용되었다. DTSP (3,3'-Dithiodipropionic acid di (N-hydroxysuccinimide ester), Sigma Aldrich)의 싸이올 작용기(-SH)는 금에 대한 선택적 반응을 가지고 있기 때문에 기능화된 게이트 전극 영역을 구축하기 위하여 DTSP는 게이트 전극의 금 박막과 코티솔 모노클로날 항체(c-Mab)를 연결할 수 있다. 먼저, DMSO에 혼합된 4㎎/㎖ DTSP를 3회 미세 유체 시스템을 통과시키고 2시간 인큐베이션하여 화학 결합을 완료시켰다. 그 후 탈 이온수에 10μg/mL로 희석한 코티솔 모노클로날 항체(c-Mab, Abcam Co, 2mg / mL) 용액도 미세 유체 시스템을 통과시켜 c-Mab 프로브를 2~4 시간 동안 고정시켰다(도 2 및 도 3(c)). c-Mab 프로브가 고정된 영역은 도 3b에서 기능화된 게이트 전극 영역으로 표시하였다.
실시예 1. 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서를 이용한 코티솔 측정
1pM, 10pM, 100pM, 1nM 범위의 희석된 코티솔 용액 (Cerilliant Co, 메탄올 중 1mg / mL)을 c-Mab 프로브 고정과 같은 방법으로 30~60분 동안 진행하였다. 실험의 모든 과정에서 다음 단계에 앞서 잔류하는 화학 물질을 세척하기 위해 DI-water를 미세유체 채널을 3번 통과시키고 5분 동안 방치하였다. 실제 인간 타액 샘플에서 코티솔을 검출하는 경우, c-Mab과 반응하지 않은 DTSP와의 결합을 차단하기 위해 메탄올에 혼합된 100mM 에탄올아민(EA)을 30분 동안 적용하였다. 타액의 다른 많은 단백질이 DTSP 링커와 연결되어 측정 결과에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 그렇기 때문에 타액을 사용하여 코티솔을 검출하기 전에 미반응 부위의 차단이 필요하다.
타액의 인간 코티솔 샘플을 사용하는 경우, 타액을 30000 분자 MWCO (Molecular Weight Cut-off)를 갖는 비바스핀 10000에서 3000rpm에서 10분 동안 원심 분리하여 고체 오염물을 제거하였다. 여과된 용액은 별도의 마이크로 튜브에 수집되었다. 코티솔 분비량은 하루의 샘플링 시간에 따라 다르기 때문에 실제 타액 샘플은 아침에 일어나서 밤에 수면 전에 같은 날 두 번 채취되었다. 이 실험에서는 아침에 가장 높은 농도와 밤에 가장 낮은 농도를 채택하였다. 일반적으로 인체 시스템의 평균 타액 코티솔 농도는 1~20nM이며, 최대와 최소 사이에 약 6~8 배의 간격이 있다. 이 실험에서 고이동도 트랜지스터 기반의 바이오 센서 감지 범위는 1pM-1nM로 LOD (Limit of detection) 테스트를 통해 확인되었다(도 4). 따라서 확인된 범위의 타액 샘플을 사용한 실험을 위해 샘플을 탈 이온수로 100 배 희석하여 사용하였다.
Cortisol 측정은 Agilent 4156C 반도체 매개 변수 분석기에 의해 포화 영역에서 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서의 트랜스퍼 곡선 및 출력 곡선을 해석하여 수행되었다. 게이트 전압과 드레인 전압이 인가됨에 따라 AlGaN/GaN 인터페이스 간의 캐리어 농도가 변경되어 검출 성능에 영향을 미침을 확인하였다.
그 결과, 게이트 전압은 3V가 인가될 때, 코티솔 검출에 효과적임을 확인하였다.(도 4)
3V의 게이트 전압이 인가되는 조건에서 코티솔 농도에 따라 측정된 드레인 전류의 변화를 확인한 결과, 코티솔 농도마다 다른 형태의 곡선을 나타내는 것을 확인하였고, 본 발명의 바이오 센서를 통해서 1pM 내지 1nM 농도의 코티솔을 검출할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 우수한 민감도는 AlGaN/GaN 반도체가 전자가 풍부한 반도체이기 때문이다. 즉, 전자가 부족한 반도체는 검출 한계가 낮은 바이오 센서 제작에 적합하지 않다. 다만, 1pM 내지 10pM 농도 범위의 코티솔은 구분하기가 어려웠다(도 4).
실시예 2. 광조사를 통한 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서를 이용한 코티솔 측정
제작된 AlGaN/GaN 이종접합 전계효과 트랜지스터 외부 레이저 빛에 대한 민감하여 다양한 메커니즘으로 광전류를 생성할 수 있다. 따라서 광원을 조사함으로써 검출 한계(LOD)를 낮춤으로써 바이오 센서의 감도를 증폭시킬 수 있을 것으로 예상되어 다음과 같이 실험을 하였다.
이 실험에서는 1mW 전력 미만의 532nm 녹색광 및 632nm 적색광을 이용하였다. 광원은 기능화된 게이트 전극 영역을 완전히 비추도록 하였다(도 5).
그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 1pM 내지 10pM 농도 범위의 코티솔도 정확히 검출이 가능할 정도로 민감도가 향상됨을 확인하였다.
110 : 기판
120 : GaN계 채널층
130 : AlGaN계 장벽층
140 : 소스 전극
150 : 드레인 전극
160 : 게이트 전극
170 : 2차원 전자 가스 채널

Claims (8)

  1. 기판, 상기 기판 상에 형성된 GaN계 채널층, 상기 채널층과의 계면에서 이차원전자가스 채널을 생성하는 소정 두께로 형성된 AlGaN계 장벽층, 서로 이격되도록 상기 장벽층 상에 배치된 소스 전극 및 드레인 전극, 및 상기 양 전극 사이에 배치되고 바이오분자와 반응하는 프로브 분자가 결합된 게이트 전극을 포함하는 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 트랜지스터의 게이트 전극으로 샘플을 주입할 수 있는 미세유체 시스템을 추가로 포함하는 것인, 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이오센서는 광조사를 위한 장치를 추가로 포함하는 것인 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광조사를 위한 장치는 380 내지 780nm파장의 가시광선을 조사하는 것인 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로브 분자는 검출하고자 하는 바이오 분자에 특이적으로 결합할 수 있는 물질로서, 올리고뉴클레오타이드, 펩타이드, 항체, 단백질, 및 화합물 중 하나 이상인 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 금속 나노입자로 이루어지거나 코팅되고, 상기 금속 나노입자는 금(Au), 크롬(Cr), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 및 티타늄(Ti)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것인, 고이동도 트랜지스터 기반 바이오센서.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 바이오 분자는 코티솔이고, 프로브 분자는 c-Mab인 고이동도 트랜지스터 기반 바이오 센서.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한항의 바이오 센서를 이용한 바이오 분자 검출 방법으로서,
    상기 게이트 전극에 결합된 프로브 분자에 바이오 분자가 결합하였을 때 전극에서 발생하는 전류의 변화를 측정하여 바이오 분자의 유무를 검출하는 단계를 포함하는 바이오 분자 검출 방법.
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