2D-FET struktury s indukovaným pnutím

2D-FET structures with induced stress

Funkční vzorek

2D-FET struktury s indukovaným pnutím jsou vyrobeny na křemíkovém substrátu pomocí CMOS kompatibilních procesů. Struktury je možné mechanicky ohýbat a kontrolovaně do nich indukovat pnutí, čímž se mění vlastnosti 2D materiálu na povrchu, potažmo výstupní charakteristiky 2D-FET. 2D-FET je cíleně umístěn na nejcitlivějším místě na nosníku a reaguje tak nejvíce na změny v protažení nosníku vlivem ohybu. Tyto struktury je možné použít pro aplikace jako je např. měření a sledování buněk, enzymů, aminokyselin, DNA a RNA při pokojové teplotě anebo také měření toxických, výbušných, skleníkových plynů nebo chemických zplodin. Na Obrázek 1 je zobrazen layout 2D-FET struktury vytvořený v Klayoutu včetně detailů na nosníky a připojení elektrod a tvarovaného 2D materiálu. Na Obrázek 2 je zobrazen výrobní postup pro pole nosníků s 2D-FET strukturou pro řízení pnutí uvnitř grafenu. Na Obrázek 3 pak charakterizace grafenu pomocí Ramanovy spektroskopie. Na Obrázek 4 jsou výsledky FEM simulace pro nosník o rozměrech 60 μm x 100 μm. Na Obrázek 5 pak výstupní charakteristika pro FET strukturu s grafenem pro různá napětí VGS.

Stress-induced 2D-FET structures are fabricated on a silicon substrate using CMOS compatible processes. The structures can be mechanically bent and stress induced in them in a controlled manner, thereby changing the properties of the 2D material on the surface, hence the output characteristics of the 2D-FET. 2D-FET is purposefully placed at the most sensitive place on the beam and thus responds the most to changes in the elongation of the beam due to bending. These structures can be used for applications such as measuring and monitoring cells, enzymes, amino acids, DNA and RNA at room temperature or also measuring toxic, explosive, greenhouse gases or chemical fumes. Figure 1 shows the layout of a 2D-FET structure created in Klayout, including details on the beams and connections of the electrodes and the shaped 2D material. Figure 2 shows a manufacturing process for a beam array with a 2D-FET structure for stress control within graphene. In Figure 3, the characterization of graphene by Raman spectroscopy. Figure 4 shows the results of the FEM simulation for a beam measuring 60 μm x 100 μm. In Figure 5, the output characteristic for a FET structure with graphene for different voltages VGS.

2D material, tranzistor řízený elektrickým polem, řízené pnutí

2D material, field effect transistor, strain engineering

Laboratoř Labsensnano Technická 3058/10, 616 00 Brno

K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

http://webzor.umel.feec.vutbr.cz/LabSensNano/products.aspx?id=148

2020_2D-FET_struktury_s indukovanym_pnutim