Basandosi sui tradizionali principi FinFET, questa innovazione introduce un pozzo aggiuntivo nel nanofilo che migliora ulteriormente la sensibilità del dispositivo.
Il dispositivo è dotato di un FinFET in silicio largo 35-40 nm con un nanopozzetto da 25 nm come area di rilevamento attiva.
All'interno del pozzo, il legame di circa dieci brevi molecole di DNA a filamento singolo vanta un segnale chiaro di 40 mV, che è il doppio del segnale ottenuto dal precedente dispositivo FinFET.
Degne di nota sono anche le sue proprietà elettriche quasi ideali, caratterizzate da un'oscillazione sottosoglia di 66 mV/dec, vicino al minimo teorico di 60. Ciò dimostra che il gating elettrolitico è effettivamente avvenuto all'interno del nanopozzetto.
Le sfide legate alla creazione di un FET di questo tipo con nanopozzetti risiedono nella necessità di rimuovere materiale preservando l'integrità dell'intero semiconduttore dispositivo.
Le innovative tecniche di lavorazione di Imec, come gli strati sacrificali per consentire la formazione del nanopozzetto autoallineato e la selezione precisa dei materiali, incluso un rivestimento monostrato autoassemblato C3N3, contribuiscono alla riproducibilità, all'affidabilità e al design pionieristico del dispositivo.
Caratteristica di trasferimento: curve Ids-Vgs per diversi Vds da 1 V a 0.1 V, che illustrano le proprietà elettriche quasi ideali del dispositivo.
(a) Immagine TEM longitudinale e (b) in sezione trasversale di nwFET, che mostra importanti parametri strutturali del dispositivo, inclusi 2 canali Si stretti di 3-4 nm, la dimensione del nanopozzetto di circa 25 nm.
Panoramica dell'esperimento completo di rilevamento dello ssDNA da 20T. (a), (b) e (c), indicano 3 diversi test in tempo reale: solo durante il test 2 viene iniettato il DNA (b); (a) e (c) sono test di riferimento. (D). La variazione della tensione di corrente costante V0 durante l'esperimento con lo spostamento V0 tra i marcatori rosso e blu che indicano il segnale del punto finale (≈ 40 mV).
I passi futuri prevedono la verifica sperimentale del potenziale di rilevamento di singole molecole, sia per l'attuale nanopozzetto che per il biosensore FinFET sviluppato in precedenza, e l'esplorazione oltre il rilevamento del DNA.
Imec mira inoltre a esplorare i FET a nanopori, consentendo il sequenziamento del DNA e la proteomica.
Combinate, queste innovazioni mostrano il crescente potenziale dei transistor nel biosensing parallelo su scala nanometrica.
Vedi anche: Imec riferisce sui progressi dell'informatica quantistica