Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết kế Transistor hiệu ứng trường hầm Nanowire cổng trụ dựa trên plasma tích điện với công suất thấp và độ nhạy nâng cao cho cảm biến sinh học
Tóm tắt
Bài báo này đề xuất một Transistor hiệu ứng trường hầm Nanowire cổng trụ dựa trên plasma tích điện (CPCG-NWTFET) và Transistor hiệu ứng trường hầm Nanowire cổng trụ dựa trên plasma tích điện với lớp cổng High-k (HKGS-CPCG-NWTFET) sử dụng cảm biến sinh học không gán nhãn với điện môi điều chỉnh. Các phân tử sinh học tích điện và không tích điện (trung tính) với các giá trị hằng số điện môi (K) khác nhau được xem như các yếu tố cảm biến. Khi các phân tử sinh học được giới thiệu vào khoang, giá trị của hằng số điện môi trong khoang sẽ thay đổi, từ đó làm thay đổi dòng OFF, dòng ON và điện áp ngưỡng (Vth) được xem như là các tham số độ nhạy để cảm biến các phân tử sinh học. Kỹ thuật được sử dụng trong thiết kế cảm biến dựa trên TFET nanowire cổng trụ là plasma tích điện. Nhiều hệ số lấp đầy khác nhau như 12%, 26%, 42%, 59%, 79% và 100% được sử dụng để quan sát ảnh hưởng của nó đến độ nhạy. Cấu trúc CPCG-NWTFET được đề xuất cho thấy các đặc tính nâng cao trên nhiều phương diện. Độ dốc ngưỡng phụ (SS) được cải thiện với hệ số lấp đầy và hằng số điện môi cao. Độ nhạy của cảm biến CPCG-NWTFET cao so với HKGS-CPCG-NWTFET. Tăng cường độ nhạy tối đa được tính toán với điện tích dương và âm của các phân tử sinh học so với SON và SOFF cho CPCG-NWTFET lần lượt là 13.8%, 14.2% và 23,337.2%, 538.1%. Tương tự, mức tăng cường độ nhạy tối đa so với SOFF cho CPCG-NWTFET với các hệ số lấp đầy (FF) là 13953.2%, trong khi độ nhạy so với SON thì cao hơn cho HKGS-CPCG-NWTFET. Do đó, CPCG-NWTFET là một ứng cử viên mạnh cho cảm biến dựa trên plasma tích điện với công suất thấp và độ nhạy nâng cao.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Ajay, Rakhi Narang, Manoj Saxena, Mridula Gupta, “Investigation of dielectric modulated (DM) double-gate (DG) junctionless MOSFETs for application as a biosensor” Superlattice and Microstructure, 85, 557–572 (2015).
Manash Chanda, Prithu Dey, Swapnadip De, Chandan Kumar Sarkar, Novel charge plasma-based dielectric modulated impact ionization MOSFET as a biosensor for label-free detection, Superlattice Microstructure, 86, 446–455 (2015).
M. Paryavi, A. Montazeri, P. Sasanpour, Nanoscale deflection detection of a Cantilever-based biosensor using MOSFET structure: A theoretical analysis. Superlattice Microstructure 98, 116–120 (2016)
M. Chanda, R. Das, A. Kundu, C.K. Sarkar, Analytical modelling of the label-free biosensor using charge plasma-based gate underlap dielectric modulated MOSFET. Superlattice Microstructure 104, 451–460 (2017)
Ehsanur Rahman, Abir Shadman, Quazi D. M. Khosru, Effect of biomolecule position and fill in factor on sensitivity of a Dielectric Modulated Double Gate Junction less MOSFET biosensor, Superlattice Microstructure, 13, 49–54 (2017).
Ajay, Rakhi Narang, Manoj Saxena, Mridula Gupta, Modeling of gate underlap junctionless double-gate MOSFET as bio-sensor, Mater. Sci. Semiconductor Process. 71, 240–251 (2017).
Pulimamidi Venkatesh, Kaushal Nigam, Sunil Pandey, Dheeraj Sharma, P.N. Kondekar, A dielectrically modulated electrically doped tunnel FET for application of label-free biosensor, Superlattice Microstructure, 109, 470–479 (2017).
Buvaneswari Balakrishnan, Neerathilingam Balasubramanian Balamurugan, 2D an analytical modeling and simulation of dual material DG MOSFET for biosensing application, Int J Electron Commun 99, 193–200 (2019).
Ajay Kumar, M.M. Tripathi, Rishu Chaujar, Sub-30nm In2O5Sn gate electrode recessed channel MOSFET: A biosensor for early-stage diagnostics, Vacuum 164, 46–52 (2019).
M. Maji, G. Saini, Modeling of dual material surrounding split gate junctionless transistor as biosensor. Superlattice Microstructure 135, 106–290 (2019)
Priyanka Saha, Dinesh Kumar Dash, Subir Kumar Sarkar, Nanowire reconfigurable FET as biosensor: Based on dielectric modulation approach, Solid-State Electronics, 161, 107637 (2019)..
A. Raman, D. Kakkar, M. Bansal, N. Kumar, Design and performance analysis of GAA Schottky barrier-gate stack-doping less nanowire FET for phosphine gas detection. Appl. Phys. A 125, 1–11 (2019)
Navaneet Kumar Singh, Ashish Raman, Sarabdeep Singh, Naveen Kumar, A novel high mobility In1-xGaxAs cylindrical-gate-nanowire FET for gas sensing application with enhanced sensitivity, Superlattices Microstructures, 111, 518–528 (2017).
N. Kumar, A. Raman, Design and Investigation of Charge-Plasma- Based Work Function Engineered Dual- Metal-Heterogeneous Gate Si-Si0.55Ge0.45 GAA-Cylindrical NWTFET for Ambipolar Analysis. IEEE Trans. Electron Dev. 66(3), 1468–1474 (2019)
Shradhya Singh, Balwinder Raj, S.K. Vishvakarma, Analytical modelling of split-gate junction-less transistor for a biosensor application, Sensing Bio-Sensing Res, 18, 31–36 (2018).
S. Singh, A. Raman, Gate-all-around charge plasma-based dual material Gate-Stack nanowire FET for enhanced analog performance. IEEE Trans. Electron Dev. 65, 3026–3032 (2018)