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Subthreshold regime has the optimal sensitivity for nanowire FET biosensors.

基本信息

DOI:
10.1021/nl9034219
发表时间:
2010-02-10
期刊:
影响因子:
10.8
通讯作者:
Lieber CM
中科院分区:
材料科学1区
文献类型:
Journal Article
作者: Gao XP;Zheng G;Lieber CM研究方向: -- MeSH主题词: --
关键词: --
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文献摘要

Nanowire field-effect transistors (NW-FETs) are emerging as powerful sensors for detection of chemical/biological species with various attractive features including high sensitivity and direct electrical readout. Yet to date there have been limited systematic studies addressing how the fundamental factors of devices affect their sensitivity. Here we demonstrate that the sensitivity of NW-FET sensors can be exponentially enhanced in the subthreshold regime where the gating effect of molecules bound on surface is the most effective due to the reduced screening of carriers in NWs. This principle is exemplified in both pH and protein sensing experiments where the operational mode of NW-FET biosensors was tuned by electrolyte gating. The lowest charge detectable by NW-FET sensors working under different operational modes is also estimated. Our work shows that optimization of NW-FET structure and operating conditions can provide significant enhancement and fundamental understanding for the sensitivity limits of NW-FET sensors.
纳米线场效应晶体管(NW - FETs)作为检测化学/生物物质的强大传感器正在兴起,它具有多种吸引人的特性,包括高灵敏度和直接电读出。然而,到目前为止,关于器件的基本因素如何影响其灵敏度的系统研究还很有限。在此我们证明,在亚阈值区域,NW - FET传感器的灵敏度可以呈指数级提高,在该区域由于纳米线中载流子的屏蔽减少,结合在表面的分子的门控效应最为有效。这一原理在pH值和蛋白质传感实验中都得到了例证,在这些实验中,NW - FET生物传感器的工作模式通过电解质门控进行了调节。还估算了在不同工作模式下工作的NW - FET传感器可检测到的最低电荷量。我们的工作表明,对NW - FET结构和工作条件的优化可以显著提高NW - FET传感器的灵敏度,并对其灵敏度极限提供基本的理解。
参考文献(0)
被引文献(0)
Fluorescence spectroscopy of single biomolecules
DOI:
10.1126/science.283.5408.1676
发表时间:
1999-03-12
期刊:
SCIENCE
影响因子:
56.9
作者:
Weiss, S
通讯作者:
Weiss, S
Prostate specific antigen: biology, biochemistry and available commercial assays
DOI:
10.1258/0004563011901055
发表时间:
2001-11-01
期刊:
ANNALS OF CLINICAL BIOCHEMISTRY
影响因子:
2.2
作者:
Ward, AM;Catto, JWF;Hamdy, FC
通讯作者:
Hamdy, FC
A single-molecule study of RNA catalysis and folding
DOI:
10.1126/science.288.5473.2048
发表时间:
2000-06-16
期刊:
SCIENCE
影响因子:
56.9
作者:
Zhuang, XW;Bartley, LE;Chu, S
通讯作者:
Chu, S
A NOVEL DESCRIPTION OF ISFET SENSITIVITY WITH THE BUFFER CAPACITY AND DOUBLE-LAYER CAPACITANCE AS KEY PARAMETERS
DOI:
10.1016/0925-4005(95)85043-0
发表时间:
1995-03-01
期刊:
SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
影响因子:
8.4
作者:
VANHAL, REG;EIJKEL, JCT;BERGVELD, P
通讯作者:
BERGVELD, P
Design considerations of silicon nanowire biosensors
DOI:
10.1109/ted.2007.909059
发表时间:
2007-12-01
期刊:
IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES
影响因子:
3.1
作者:
Nair, Pradeep R.;Alam, Muhammad A.
通讯作者:
Alam, Muhammad A.

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关联基金

Nanowire Devices for Ultrasensitive, Multiplexed Detection of Cancer Markers
批准号:
7597118
批准年份:
2008
资助金额:
16.98
项目类别:
Lieber CM
通讯地址:
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