【器件论文】高性能 AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT 生物传感器：新一代生物分子传感技术

        由印度国立技术学院赖布尔分校的研究团队在学术期刊 Scientific Reports 发布了一篇名为 High-performance AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT biosensor: next-generation biomolecular sensing（高性能 AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT 生物传感器：新一代生物分子传感技术）的文章。

摘要

        本文介绍了一种基于氮化铝（AlN）/β-氧化镓（β-Ga₂O₃）金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOSHEMT）的器件，该器件在栅极下方的漏极侧设有空腔，用于检测中性及带电生物分子。由于 β-Ga₂O₃ 材料具有优异的晶格匹配性，因此非常适合与 AlN 形成异质结构，从而降低界面陷阱密度。由于 Al₂O₃ 具有更高的化学稳定性和高密度表面羟基，因此被选为传感膜材料。这使得传感膜能够进行硅烷化和化学修饰。此外，为了确保生物分子牢固结合，使用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）进行表面功能化。APTES 引入了末端胺基，为生物分子粘附提供了活性结合位点。在本研究中，分别采用介电和界面电荷调制方法对中性及带电生物分子进行评估。生物分子与传感表面相互作用，改变能带和沟道电势分布，从而导致器件阈值电压和漏电流发生显著变化。对不同生物分子的沟道电导、阈值电压灵敏度和漏电流灵敏度进行了评估。该器件对中性及带电生物分子的平均电压灵敏度分别为 20.94 % 和 17.77 %。观察到的中性及带电生物分子的平均电流灵敏度分别为 12.35 % 和 13.51 %。结果表明，该器件是一种高度灵敏、无需标记的生物传感应用平台。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41598-026-66206-9