Вышедшие номера
Учет квантовой емкости и подвижности носителей заряда для оптимизации сенсорного отклика в графеновых транзисторах
Russian science foundation, 21-72-20038
Бутко А.В.1, Бутко В.Ю.1, Кумзеров Ю.А.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: russprot@yahoo.com, vladimirybutko@gmail.com, Yu.Kumzerov@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 16 июля 2022 г.
В окончательной редакции: 8 августа 2022 г.
Принята к печати: 8 августа 2022 г.
Выставление онлайн: 27 сентября 2022 г.

Зарядовая плотность молекул (Nm) в гибридных наноструктурах, формируемых на интерфейсе графена в графеновых полевых транзисторах с жидкими затворными изоляторами (SGFETs), определяет селективный отклик создаваемых на их основе химических и биологических сенсоров. Для оптимизации этого отклика важно установить то, как он зависит от характеристик SGFETs, функционально связанных с Nm, в том числе от квантовой емкости графена (Cq) и от подвижности в нем носителей заряда (μ). Предлагаемая модель отклика показывает, что он мал для затворных напряжений (Vgate), вблизи минимума проводимости графена (точка Дирака) и возрастает с увеличением Vgate при достижении Cq пороговых значений, близких к емкости двойного слоя (Cdl) в SGFETs. Предсказывается также падение отклика при дальнейшем увеличении Vgate для случая более сильной зависимости μ от Nm, чем μ propto 1/Nm. Сопоставление выводов модели с литературными данными для графеновых SGFETs на основе водных растворов лизина согласуется с предположением, что оптимальное для эффективного отклика соотношение Cq~ Cdl достигается при отсчитываемом от точки Дирака напряжении Vgate в диапазоне (0.5-1.4) V. Ключевые слова: графен, гибридные наноструктуры, транзисторные сенсоры, подвижность, интерфейс.
  1. P.K. Ang, W. Chen, A.T.S. Wee, K.P. Loh. J. Am. Chem. Soc. 130, 44, 14392 (2008)
  2. H. Li, Y. Zhu, M. S. Islam, M. A. Rahman, K. B. Walsh, G. Koley. Sens. Actuators B 253, 759 (2017)
  3. M.H. Lee, B.J. Kim, K.H. Lee, I.-S. Shin, W. Huh, J.H. Cho, M.S. Kang. Nanoscale 7, 17, 7540 (2015)
  4. N.S. Green, M.L. Norton. Anal. Chim. Acta 853, 127 (2015)
  5. S. Taniselass, M.K.M. Arshad, S.C.B. Gopinath. Biosens. Bioelectron. 130, 276 (2019)
  6. X. You, J.J. Pak, Sens. Actuators B 202, 1357 (2014)
  7. A.V. Butko, V.Y. Butko, S.P. Lebedev, A.A. Lebedev, V.Y. Davydov, I.A. Eliseyev, Y.A. Kumzerov. J. Appl. Phys. 128, 21, 215302 (2020)
  8. A.V. Butko, V.Yu. Butko, S.P. Lebedev, A.A. Lebedev, V.Y. Davydov, A.N. Smirnov, I.A. Eliseyev, M.S. Dunaevskiy, Y.A. Kumzerov. Appl. Surf. Sci. 444, 36 (2018)
  9. A.V. Butko, V.Yu. Butko, S.P. Lebedev, A.A. Lebedev, Yu.A. Kumzerov. Phys. Solid State 60, 12, 2668 (2018)
  10. А.В. Бутко, В.Ю. Бутко, Ю.А. Кумзеров. ФТТ 63, 11, 1960 (2021)
  11. M. Dankerl, M.V. Hauf, A. Lippert, L.H. Hess, S. Birner, I.D. Sharp, A. Mahmood, P. Mallet, J. Veuillen, M. Stutzmann, J.A. Garrido. Adv. Funct. Mater. 20, 18, 3117 (2010)
  12. S. Luryi. Appl. Phys. Lett. 52, 6, 501 (1988)
  13. T. Fang, A. Konar, H. Xing, D. Jena. Appl. Phys. Lett. 91, 9, 092109 (2007)
  14. J. Xia, F. Chen, J. Li, N. Tao. Nat. Nanotechnol. 4, 8, 505 (2009)
  15. F. Chen, Q. Qing, J. Xia, N. Tao. Chem. Asian J. 5, 10, 2144 (2010)
  16. T.A. Petach, K.V. Reich, X. Zhang, K. Watanabe, T. Taniguchi, B.I. Shklovskii, D. Goldhaber-Gordon. ACS Nano 11, 8, 8395 (2017)
  17. I. Heller, S. Chatoor, J. Mannik, M.A.G. Zevenbergen, C. Dekker, S.G. Lemay. J. Am. Chem. Soc. 132, 48, 17149 (2010)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.