矽奈米線場效電晶體與奈米線蕭特基二極體之分子感測比較

Abstract

本論文利用電子束微影研製矽奈米線，並利用此結構製作出水平式之蕭特基二極體生物感測器，同時也製作出相同尺度之場效電晶體生物感測器進行感測靈敏度比較。在考量與現存微電子製程的配合，我們選用鎳矽化物(Nickel-silicide)做為金屬/半導體蕭特基二極體之金屬部分。之後我們利用自組裝技術(Self-assembly technique)在元件表面修飾AEAPTMS與帶負電金奈米粒子、Biotin-Streptavidin來比較兩種不同元件之分子感測靈敏度。當表面接上不同之帶電分子時，將形成類似上閘極(top gate)之結構，進而影響元件之電流電壓特性。由實驗結果得知，無論是在元件表面修飾AEAPTMS與帶負電金奈米粒子或是Biotin-Streptavidin，蕭特基二極體之導電度改變皆明顯高於場效電晶體，差距甚至到達十倍以上。此一結果無論矽微米或矽奈米元件皆有相同趨勢。此外，金屬/半導體蕭特基二極體元件表面修飾對載子傳輸之影響與估計亦在本論文中探討。無論從實驗與實作來看，蕭特基二極體確實為一高靈敏度之生物分子感測元件，其感測靈敏度遠高於場效電晶體，在未來應可成為超越場效電晶體之生物感測器元件。