25057

طراحي و شبيه سازي حسگرهاي زيستي تحليلگر مبتني بر نانوسيم هاي InP و سيليكون به منظور بهبود حساسيت الكتريكي و مقاومت آن

كارشناسي ارشد

برق و الكترونيك

1397

1400/04/09

دكتر شهرام محمدنژاد

برق

نانوحسگرهاي زيستي در ساخت نانوتراشه¬ها به منظور تشخيص سريعتر بيماري¬هاي مختلف يا تشخيص بيومولكول¬هاي بيماري¬هاي پاتوژن و يا نشان¬گر آنها مانند DNA، پروتئين¬ها، سلول¬هاي كامل (به عنوان مثال سلول¬هاي تومور) و غيره به كار برده شده¬اند. استفاده از نانوساختارها در تشخيص بيماري¬ها باعث افزايش حساسيت تشخيص، كاهش هزينه¬ها و كاهش زمان ارزيابي مي¬شود، دقت بالا در تشخيص و اندازه گيري زيستي شيميايي در حيطه پزشكي بسيار اهميت دارد، كه با استفاده از حسگر زيستي مي توان به اين هدف رسيد. براي اين منظور بهره برداري از نانوساختار نيمه هادي به عنوان يك قطعه توسط محققان در سالهاي اخير مورد نظر قرار گرفته است، در اين ميان ترانزيستور اثر ميداني نانوسيم سيليكوني (SiNW-FET) با توجه به حساسيت بالاي آن، تشخيص آني و حسن انتخاب تحت توجه قرار گرفته است. اين قطعه بر مبناي ترانزيستور ابر ميداني شامل سه الكترود درين، گيت و سورس مي‌باشد. الكترود درين و سورس به وسيله كانال ساخته شده از SiNW به يكديگر متصل شده اند در اينجا به منظور بررسي اثرات عرض ها و آلايش مختلف كانال بر روي عملكرد دو حسگر SiNW-FET و InPNW-FET چندين چگالي شارژي سطحي Qf (1012 ×0.1- ، 1012 ×0.5- ، 1012 ×1-) بر روي سطح كانال به عنوان آناليت دريافت شده توسط حسگر اعمال مي‌شود. در نتيجه اين Qf منفي حفره هاي زير سطح نانوسيم نوع p را جذب كرده كه تشكيل جايگاه حامل بار در كانال را مي دهد، كه باعث افزايش جريان خروجي در قطعه مي‌شود، در آخر حساسيت اين حسگر با اين دو ماده بررسي شده و بيشترين حساسيت با كمترين عرض و آلايش بدست آمد، كه در حالت سيليكوني µA/cm-2 3.6 و در حالت اينديوم µA/cm-2 2.8 مي‌باشد.

1400/04/29

Design and simulation of analyzer biosensors based on InP and silicon nanowires to improve electrical sensitivity and resistance

1/1/1900 12:00:00 AM

This research contains a good comparison among technologies of SiNW-FET/InPNW-FET depending on the size of channel and dopants in channel for biosensing application based on the width and dopants for two types of silicon and InP materials in the nanowire channel. A device numerical modelling tool, Silvaco ATLAS is used in step one to design three p-type SiNW-FET/InPNW-FET biosensors with a channel width of 40¬¬¬ nm, 60 nm and 70 nm for these two types of materials and in step two to design three p-type SiNW-FET/InPNW-FET biosensors with different dopants of 0.1×1014 cm-3, 1×1014 cm-3 and 10×1014 cm-3 for these two types of materials. Their sensing process is depended on the alteration in charge density that causes changing in the electric field at the surface of the SiNW-FET/InPNW-FET. The resistivity of the device is changed when a negatively charged biomolecules species has a chemical reaction with the external surface of a P-type SiNW-FET/InPNW-FET. To investigate the effect of different channel width and dopants on the performance of the SiNW-FET/InPNW-FET biosensor, several negatively interface charge densities, QF (-0.1×1012 cm-2, -0.5×1012 cm-2, and -1×1012 cm-2) are introduced on the surface of the SiNW-FET/InPNW-FET channel to represent as the actual target analytics (DNA) captured by the bioreceptor of the biosensor. Based on the results, these negatively QF attract the hole carriers below the surface of p-type nanowire causes to collect carriers in the channel, and make an increase in the device output ID. Increase of the applied

آناليت , نانوحسگر

نانوحسگر