采用生物隧道场效应晶体管（bio-tunnel FET）的充电扣除方法的可靠性优化

《Journal of Computational Electronics》：Reliability optimization of charge deduction approach employing bio-tunnel FET

该研究采用短门双腔掺杂异质门金属堆叠异质结构隧穿FET支持的生物传感器（SG-DP-HGM Bio-HTFET），分析血清中PSA、HE4、C-erbB-2和MIG等生物标志物的检测可靠性及灵敏度差异，通过Silvaco ATLAS TCAD仿真发现假设范德华排斥效应时灵敏度误差达17.94%，证实需重点考虑排斥效应对无标记生物传感的影响。

　　

摘要

本文研究了血清中多种生物标志物识别的可靠性，研究对象包括健康和患病的男性和女性，并使用了一种基于短栅极双口袋掺杂异质栅金属堆栈和异质结构隧穿场效应晶体管（SG-DP-HGM Bio-HTFET）的生物传感器进行了相关的敏感性分析。本文重点研究和建模的生物标志物包括前列腺特异性抗原（PSA）、人附睾蛋白4（HE4）、C-erbB-2以及由干扰素γ诱导的单核细胞因子（MIG）。研究采用了基于电荷推导的方法，其结果与模型的理论预测一致。通过使用Silvaco ATLAS TCAD设备模拟器对器件进行了优化，以提高灵敏度。在假设浓度变化过程中存在排斥性立体效应的情况下，灵敏度的最大误差为17.94%（体现在亚阈值摆幅上）。因此，在无标记生物传感研究中必须考虑排斥性立体效应的影响。