半导体离子传感器及其敏感膜

由于半导体离子传感器(简称ISFET)容易实现微型化、集成化和多功能化,因而受到电化学、固体物理学以及生物医学界的关注。有关这种传感器的一般制作与应用在国内外已有较多的报导。同时,在研制ISFET器件时,由于MOS管的平面工艺也较成熟,因此,作为化学传感器来说,敏感膜的制作技术和膜的敏感机理就成为重要的课题,这也是本文叙述的重点。     

参比场效应晶体管(REFET)及 其与ISFET集成化的研究

本文介绍为实现带有参比电极的ISFET测量探头微型化而研制成的一种新型探头。采用等离子聚合方法在ISFET敏感栅上覆盖一层聚苯烯薄膜(PPS),使其成为对H~+不敏感的参比场效应晶体管(REFET)。而后采用IC艺,将ISFET,REFET和伪参比电极集成化,得到可用于微量溶液测量的微型探头,将探头中的ISFET和REFET按差分对管方式连接于差放线路中,由于两管对溶液中pH值响应不同,可输出随pH值变化的差模信号。研制的REFET在pH4～pH11范围内几乎无响应,表明了PPS膜具有较少的表面态及良好的H~+掩蔽性。用集成化探头测量pH值,灵敏度可达55mV/pH。     

用于离子选择性场效应管的微机软件及硬件

离子选择性场效应管(ISFET)是近年发展起来的全固态离子选择电极、作为一种微型化学敏感器件,有可能利用它研制出轻更、简单、价廉而精确的化学分析仪器。由于半导体固有的性质,易受光照、温度变化的影响;再由于封装工艺及材料。活性膜的成分和涂敷工艺都使得ISFET的响应特性不易做得稳定一致。近来多通道技术及计算机的联机实时测量系统的发展使得ISFET向实用化前进了一步。要在ISFET的测量系统应用计算机,首先需设计制造适用的接口及应用软件。本文对此种系统的硬件和软件的设计和性能作了描述。     

化学量传感器 第四讲 离子敏场效应器件及其应用 十三离子敏场效应晶体管的应用(一)

<正> 随着ISFET性能的改进和种类的增多,有关其应用研究愈来愈深入。到目前为止,实验室内的应用研究已取得了可喜的进展;这予示着在不久的将来,在生物医学、临床诊断和分析化学等领域,此类器件必将得到广泛的应用。 目前国外主要研究将ISFET用于分析人和动物的体液。1983年在日本市场上出现了pH-ISFET和CO_2-FET的商品,美国和欧洲的工业界也开始致力于ISFET的研究和发展。ISFET在临床上应用的难度较大,其主要原因是:目前ISFET的性能尚不够完善,有时还不能全面满足临床测量     

化学量传感器

<正> 在溶液分析中,被测液的组成大多比较复杂、往往需要同时分析溶液中的多种离子成分,因此ISFET的集成化和多功能化多年来始终是人们追求的目标。由于ISFET在工艺上与MOSFET基本相容,其目标的实现成为可能。 ISFET的集成化分为两大方向,一是改进器件性能,二是扩大器件功能。多功能化指的是器件的用途,但就其制造技术     

CMOS离子敏场效应管SPICE模型

完全用CMOS工艺实现离子敏场效应型晶体管(ISFET)成为可能,这种ISFET的栅极结构是由绝缘体、多晶硅、金属层叠起来,称之为多层栅结构。从ISFET的传感机理出发,通过分析金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)阈值电压的原理,利用通用电路模拟程序(SPICE)建立了这种多层栅结构ISFET的物理模型,并对其静态输入输出特性进行仿真,仿真结果和试验数据基本相符。     

基于ISFET的农药检测生物传感技术

随着微电子、生物技术的发展,离子敏场效应晶体管(ISFET)生物传感技术已应用于农药检测,并显示出较好的优越性,而我国对基于ISFET的农药检测生物技术研究尚未展开。简单介绍了基于IS-FET的生物传感器的结构、原理,重点探讨了其在农药检测方面的研究应用,分析了ISFET生物传感器存在的问题与未来的发展。     

丁卡因涂丝场效应管的研制

离子敏感场效应管传感器(ISFET)是一种微电子化学敏感器件,它既具有离子选择电极对敏感离子的响应功能,又保留场效应晶体管的性能,是离子选择电极的制造工艺和半导体微电子技术相结合的产物。ISFET是全固态器件,体积小,易于微型化和多功能化。它本身具有高阻抗转换和放大功能,集敏感器件与电子元件于一体,因而简化了测试仪表和电路。又因其响应迅速,故适用于临床监测和药物生理的动态研究。1975年,Moss等人利用缬氨霉素PVC敏感膜制成K~+-SFET。我们以含丁卡因的离子缔合物为活性物     

一种新型的涂丝场效应离子敏感器钾,钙微电极的研制

近年来离子敏感场效应传感器(简称 ISFET)发展十分迅速,成为半导体传感器的重要组成部分。ISFET 是一种测量溶液中离子活度的微型固态电化学敏感器件。它是由离子选择电极敏感膜与半导体场效应管(简称 MOSFET)相结合起来的一种特殊离子探针。ISFET 具有输入阻抗高,输出阻抗低,结构紧凑,体积小,响应快,多功能,     

涂丝钾离子和钙离子场效应敏感器件在生物学研究中的应用(Ⅵ)

一、引言近年来离子敏感场效应传感器(简称ISFET)发展十分迅速,成为半导体传感器的重要组成部分。ISFET是一种测量溶液中离子活度的微型固态电化学敏感器件。它是由离子选择电极敏感膜与半导体场效应管(简称MOSFET)相结合起来的一种特殊离子探针。ISFET具有输入阻抗高,输出阻抗低,结构紧凑,体积小,响应快,多功能,集成化等优点。1970年P.Bergvld研制了氢,钠离子的ISEET,并用于生物医学究研中的     

Si_3N_4栅氢离子敏感场效应晶体管性能研究

<正> 我们采用疏水性和化学稳定性好且易于制作的Si_3N_4作H~+—ISFET敏感材料,对Si_3N_4栅H~+—ISFET的电化学性能进行了较为仔细的测试工作,针对目前离子敏感器件普遍存在的温漂、时漂、重复性差等问题作了一定的试验工作。 Si_3N_4栅H~+—ISFET的管芯制作采用半导     

SOS型pH-ISFET的研制

一、概述离子敏场效应管(简称ISFET)以及在此基础上发展起来的生物敏场效应管(简称生物敏FET)由于具有超小型、高速响应、易实现多功能化和集成化等特点,是当前一类极有前途、富有生命力的器件。一般来说,ISFET都是用普通的硅材料来制作的。近几年来,国际上报道了用新型的“兰宝石上外延硅”(Silicon—On—Sapphire,简称为SOS)材料来制作ISFET。SOS—ISFET与普通的Si—ISFET相比,有如下优点:     

悬浮栅结构ISFET的HSPICE仿真

通过对ISFET敏感机理的分析,根据表面基模型,建立了悬浮栅结构ISFET器件的HSPICE行为模型,并对其静态输出特性,转移特性,以及pH值与界面势的关系进行了仿真,仿真结果表明:该模型与ISFET的理论和实验数据吻合较好。为ISFET/REFET差分结构集成传感器芯片设计提供了重要的理论参考价值。     

pH-ISFET滞后特性的研究

<正> 离子敏场效应晶体管具有体积小、重量轻、响应快、输入阻抗高、输出阻抗低、可全固体化、易于实现多功能化等优点,受到国内外普遍重视,其研究工作已取得了显著进展。但推广应用中有不少困难,其原因在于目前器件尚未完善,除可靠性尚不够理想之外,温漂与滞后也严重地影响其稳定性。为加速ISFET实用化进程,深入研究其滞后特性,具有极其重要的现实意义。 研究工作表明,ISFET器件存在着较     

离子选择性场效应晶体管(ISFET)国外发展现状(节录)

ISFET的发展情况国内已有报告。因此,本文仪对一九七五年以后ISFET的发展进行综述。如果说一九七五年前发现了离子敏感场效应管,那么,可以认为是Moss,Janata和Johnson在一九七五年把电化学活性材料(缬氨霉素/PVC)涂到ISFET的栅极表面上形成钾离子选择场效应管,才开创了ISFET的进一步发展基础。同年,Lundstrom等制成的钯栅氢敏场效应管,Shivaramau用氢敏管来探测H_2S,     

pH-ISFET微机温度补偿技术的研究

<正> 近年来,国内外对离子敏场效应晶体管开展了大量的研究工作,且进展迅速。但此类器件的温漂过大,影响了其推广应用。如氢离子敏场效应晶体管pH-ISFET温漂可达1～10mV/℃,而器件的灵敏度约为50mV/pH,故而温度引入的测量误差是相当可观的。因此ISFET的温度补偿技术已成为八十年代国内外十分关注的一个重要研究课题。     

离子选择性场效应晶体管的新发展

离子选择性场效应晶体管作为一种新型的化学传感器,面对目前向信息社会转变的历史潮流及信息技术对信息采集、传输及处理的需要,在国内外日益得到愈来愈多的重视及发展。众所周知,在我们研究ISFET的过程中,以及ISFET的应用领域已不再局限于仅仅能对离子有响应,而对分子、大分子、甚至对生物物质有响应,而被称作Chem FET及BioFET。本文将综述近年来国内外在以场效应晶体管为基础的化学传感器的发展。     

一种改进PH—ISFET测量的实用方法

一、前言作为化学量传感器的离子敏场效应晶体管(ISFET),不仅具有离子敏电极(ISE)的特点,而且具有响应快、体积小及全固体化等优点。目前虽已研制出多种 ISFET 器件,但因为器件响应难于达到平衡,时漂和滞后严重,使得测量时误差大、重复性差,读数时间长。为了减少器件的测量误差,本文以实验研究为基础,以器件的响应增量ΔV_0绘制校准曲线,提出了校准曲线的时域标定方法,建立了一种 pH 值快速定时测定方法,使 pH—ISFET 的测量精度和重复性均得到显著改善。     

离子缔合型离子敏感半导体传感器的研制 Ⅰ.PVC 膜高锰酸根半导体传感器

本文报导的高锰酸根半导体传感器(简称 MnO_4~- ——ISFET)是以乙基紫—MnO_4~- 缔合物为电活性物质的化学半导体传感器。它是我们在研制钾离子敏感半导体传感器的基础发上展起来的又一化学半导体传感器,是传统的离子选择性电极和场效应晶体管相结合的产物。不仅工艺简单,并且具有半导体传感器的固有特点,如微型化,系列化,易集成化和多功能化等。该传感器对 MnO_4~- 浓度在1×10~(-1)—1×10~(-5)M 范围内呈能斯特响应,斜率为59mv/PMnO_4~-(17℃),检测下限为3×10~(-6)M。     

化学量传感器

<正> 随着ISFET的有关研究日益深化及器件稳定性、可靠性的不断提高,在越来越多的场合下可以用其取代传统的离子选择电极(ISE),同时由于其小型、快速的特点,又开辟了许多新的应用领域。随之对ISFET的封装结构也提出了多方面的要求。从实用化、商品化的角度来看,不仅要求封装结构必须保证器件良好的密封