ИСТИНА

Целью данного проекта являются фундаментальные междисциплинарные экспериментальные и теоретические исследования физических свойств полупроводникового полевого транзистора с каналом–нанопроводом и возможностей его применения для диагностики мезоскопических структур, нанобиосистем и устройств наноэлектроники в качестве полевого/зарядового сенсора. Использование полупроводникового нанотразистора в этих областях науки и техники позволит качественно улучшить характеристики существующих методов детектирования и диагностики, создать принципиально новый тип зондового устройства с нанометровым пространственным разрешением и сверхвысокой чувствительностью. Планируется разработка технологических методов формирования и изготовление транзисторов с предельно малой шириной канала (< 50 нм), что обеспечит большую зарядовую чувствительность детектора, разработка технологии изготовления различных конфигураций таких транзисторов, включающих в себя изготовление технологичных структур с подводящими металлическими электродами, транзисторов с подводящими электродами из высокодопированного кремния, а также создание транзисторов с подвешенными нанопроводами, с целью увеличения чувствительности и уменьшения флуктуационного влияния со стороны подложки. В проекте предполагается проведение последовательного теоретического анализа предельной зарядовой чувствительности таких транзисторов. Планируется экспериментальное исследование полевых транзисторов с геометрией, адаптированной для проведения локальных измерений. Будут отработаны методические подходы для ковалентной адгезии на поверхность нанодатчика лектинов/антигенов для анализа взаимодействия лектин-карбогидрат или антиген-антитело, что крайне важно для современной наномедицины и нанобиологии. Предлагаемый проект является продолжением и развитием успешно выполненного данной группой исследователей предыдущего проекта офи_м № 09-02-12238, при выполнении которого были исследованы супрамолекулярные детекторы на основе полупроводниковых полевых транзисторов с каналом – нанопроводом. В рамках данного проекта планируется расширение начатых исследований в направлении теоретического и экспериментального исследования характеристик транзисторов с каналом-нанопроводом с целью разработки полевых/зарядовых сенсоров с нанометровым пространственным разрешением и субэлектронной чувствительностью для локальных и сканирующих зондовых устройств и систем нового поколения для применений в физике, наноэлектронике, биологии и медицине.

В соответствии с задачами проекта была проведена оценка отклика локального сенсора на основе полевого транзистора с каналом – нанопроводом. Данная оценка получена в рамках трехмерной модели сенсора с локализованной чувствительной частью. Исследована зависимость отклика от электрофизических параметров системы: характерного размера чувствительной части сенсора, уровня допирования канала транзистора, молярной концентрации ионов в среде электролита, расстояния заряженных частиц от поверхности сенсора. На базе полученной оценки для отклика сенсора проведена оценка его чувствительности. Для случая использования транзистора для проведения измерений физических объектов на воздухе определено пространственное разрешение сенсора. Разработана технология изготовления подвешенных структур полевых транзисторов с каналом – нанопроводом, а также отработана методика допирования тонких слоев кремния для формирования контактов к электродам транзистора и для изменения уровня допирования канала. Отработанные технологии позволили отработать методику формирования зондовой структуры транзистора для проведения локальных измерений в биологических и физических системах. Измерение вольт-амперных и сигнальных характеристик, а также низкочастотных зависимостей шума изготовленных транзисторов позволило определить оптимальную область параметров, в которой сенсор обладает максимальной чувствительностью. Отработка химической модификации поверхности кремниевых пластин посредством различных реагентов позволило разработать новую методику, которая обеспечивает наиболее эффективное связывание с детектируемыми молекулами. В процессе работы было показано, что плотность иммобилизованных активных центров антител на кремнии может быть увеличена, если иммобилизовать не нативные антитела, а их (Fab)2 фрагменты.