A CIPS-based negative capacitance field-effect transistor biosensor with extended-gate structure

电容 场效应晶体管 生物传感器 材料科学 光电子学 晶体管 纳米技术 电气工程 物理 电极 工程类 电压 量子力学
作者
Caizhen Su,Haojie Zhao,Jiawen Yan,Yixuan Zou,Peng Li
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:126 (19)
标识
DOI:10.1063/5.0268935
摘要

Biosensors based on field-effect transistor (FET) have advantages of label-free detection, rapid response, small size, and good compatibility with semiconductor manufacturing process. However, their sensitivities are limited by the Boltzmann distribution of electrons. Negative capacitance effect has the potential to address this challenge. Here, we realize two-dimensional (2D) van der Waals (vdW) heterojunction negative capacitance field-effect transistors (NCFETs) with MoS2 channel, CuInP2S6 ferroelectric layer, graphene contacts, hexagonal boron nitride dielectric layer, and graphene top gate. The devices exhibit excellent electrical performance with on–off ratio of 106 and subthreshold swing of 26 mV/dec. Due to the ultrasmall subthreshold swing value, the NCFET demonstrates a high pH detection sensitivity (675.8 pH−1), significantly outperforming the traditional 2D-material FET biosensors (445.5 pH−1). An extended-gate structure with TiN sensing membrane is connected with the MoS2 NCFET. This structure prevents leakage current between the solution and the gate dielectric, which can improve the stability of the biosensor. This work provides insights into the design of biochemical sensing platform. The observation of the negative capacitance effect in all-2D-material-based biosensor may stimulate further fundamental research and potential applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Rain完成签到,获得积分10
刚刚
nnnnnn发布了新的文献求助10
刚刚
cccc1111完成签到,获得积分10
刚刚
优雅的笑阳完成签到,获得积分10
刚刚
JamesPei应助细腻亦巧采纳,获得30
1秒前
1秒前
1秒前
esbd完成签到,获得积分10
1秒前
Li完成签到,获得积分10
1秒前
Yiwaa完成签到,获得积分10
2秒前
sixone发布了新的文献求助10
2秒前
远山完成签到,获得积分10
2秒前
偌佟发布了新的文献求助10
3秒前
阿欢发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
同尘完成签到,获得积分10
4秒前
日尧发布了新的文献求助10
4秒前
申琦发布了新的文献求助10
4秒前
神勇师完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
bai完成签到 ,获得积分10
5秒前
空心完成签到,获得积分10
5秒前
nnnnnn完成签到,获得积分10
5秒前
shamy夫妇完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
KK发布了新的文献求助10
6秒前
隐形曼青应助奋斗朋友采纳,获得10
7秒前
房延彤应助好困采纳,获得10
7秒前
8秒前
糯米饭发布了新的文献求助10
9秒前
半夏完成签到,获得积分10
9秒前
Asndk完成签到,获得积分10
10秒前
yylg完成签到 ,获得积分10
10秒前
诚心的白昼完成签到,获得积分10
10秒前
赵小七0714发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
纯真含灵完成签到,获得积分10
12秒前
LI发布了新的文献求助10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Software that combines deep learning,3D reconstruction and CFD to analyze the state of carotid arteries from ultrasound imaging 600
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6498717
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8294557
关于积分的说明 17699059
捐赠科研通 5594905
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2917731
邀请新用户注册赠送积分活动 1894751
关于科研通互助平台的介绍 1755439