蕭特基接面之生物感測器

近年來，許多一維的奈米結構生物感測器之研究使用奈米碳管作為材料。其中有一 些研究利用金屬與奈米碳管之蕭特基接面作為生物感測器[9, 10]，藉由帶電之微小分子 接至蕭特基接面，造成蕭特基接面之蕭特基能位障的改變，而使電性上有所改變。

圖1-4、奈米碳管蕭特基接面之生物感測器[9]。

圖 1-4 即為 2006 年韓國一研究團隊所作之蕭特基接面生物感測器，他們先在氧化 層上作出網狀系統之奈米碳管，之後定義金屬之電極，利用金屬與奈米碳管之蕭特基接 面，注入待測之生物分子，當帶電之生物分子接上蕭特基接面，則造成電性上的改變，

進而感測生物分子。其感測極限可至1pM，靈敏度可說相當的高。此篇文獻中強調在分 子在金屬和奈米碳管間的介面的蕭特基接觸(Schottky Contact)的感測機制佔很重要角 色，被吸附的分子可對金屬/奈米碳管之蕭特基接面產生變化靈敏的調變，對整體元件 電導值有重大變化量。

無論是矽奈米線場效電晶體或蕭特基二極體之生物感測器，主要都是利用表面接上 帶電之生物分子，等效於加上一上閘極電壓。而對於蕭特基二極體而言，閘極效應比場 效電晶體更為複雜。

圖1-5、奈米碳管蕭特基二極體及電流電壓特性圖[11]。

圖 1-5 即為一研究團隊於 2005 年所發表之奈米碳管蕭特基二極體測試圖及加入不 同閘極(背電極)電壓所得到之電流電壓特性圖。其實驗所做的奈米碳管為 P 型半導體。

由量測結果可知當加入之閘極電壓由-10 伏特加至+10 伏特時，造成電流持續的下降；

且在正向偏壓(VD>0)時，閘極效應所造成電流的改變較不明顯，然在逆向偏壓時 (VD<0)，閘極效應所造成電流之變化相當的顯著。此篇文獻結論為，蕭特基二極體順向 和逆向導通電壓隨閘極大小增加而增加，導通電壓和閘極電壓為函數關係。多數載子數 量在順向偏壓時，隨閘極變化之改變量較小，而在逆向偏壓操作下有較大閘極效應。推 論當加入不同閘極電壓時，造成其萧特基接面之蕭特基能位障高度改變，進而造成電性 之改變。

藉由以上文獻可知，經表面修飾後的奈米線蕭特基二極體，利用表面接上帶電之生 物分子等效於加上一上閘極電壓。奈米線蕭特基二極體電流特性易受閘極影響，尤其當 元件操作在逆向偏壓下時電導改變量更是明顯。推測奈米線蕭特基二極體可作為較佳之 生物感測器應用。未來實驗中，也將針對蕭特基能位障高度受閘極效應之改變作深入探 討，以確認蕭特基二極體生物感測器之感測機制。