Наука 19 января 2021

Создан самый маленький биосенсор для высокочувствительного обнаружения молекул

Бельгийская компания Imec, центр исследований и инноваций в области наноэлектроники и цифровых технологий, представила самый маленький кремниевый транзистор FinFET. Ширина его ребра всего 13 нанометров.

Читайте «Хайтек» в

Вполне возможно, что у вас есть электронное устройство, которое использует технологию FinFET, а вы этого не знаете. Среди других компонентов эта технология присутствует в твердотельных накопителях и процессорах.

Слово FinFET стало аббревиатурой от «полевой транзистор Fin», что в переводе с испанского означает Fin field effect transistor (fin). Это транзистор, который построен на подложке из силиконового изолятора. Транзистор FinFET состоит из истока, контакта стока и затвора для управления протеканием тока.

Недавно компания Imec представила самый маленький кремниевый FinFET, который функционирует как биосенсор. Разработчикам удалось создать транзистор сверхмалых размеров: ширина ребра 13 нм, а длина затвора — 50 нм.

Благодаря высокой степени интеграции и низкой стоимости полевые транзисторы (FET) вызвали большой интерес для работы в сфере биочувствительности — обнаружения ДНК, белков, вирусов и определение pH. Когда биомолекулы связываются с химически модифицированной диэлектрической поверхностью затвора, его пороговое напряжение изменяется, в результате возникает измеримый сигнал.

Несмотря на непрерывный прогресс исследований в этой области, биочувствительные транзисторы — устройства BioFET — еще не показали весь свой потенциал на рынке. Компания Imec исследовала, как усовершенствованное поколение устройств CMOS FET (finFET-транзисторы с трехмерными затворами малой длины), могут улучшить чувствительность BioFET. Это поможет использовать его в прикладной медицине. Такие finFET-транзисторы обладают преимуществами с точки зрения высокой степени интеграции и распараллеливания, но очень мало известно об их потенциале как BioFET.

Imec рассчитывает на массовое производство и интеграцию своих транзисторов устройства, где десятки тысяч BioFET работают параллельно.

Со своими устройствами bio finFET длиной до 50 нанометров imec продемонстрировала надежный сигнал для гибридизации ДНК и обнаружения десятков молекул ДНК на поверхности FinFET нанометрового размера. На основании экспериментов и моделирования imec предсказывает, что обнаружение одиночных молекул с отношением сигнал/шум (SNR)> 5 станет возможным с FinFET-транзисторами с длиной волны менее 70 нм.