Физический факультет
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
МЕНЮ

Разработка и изготовление сенсора заряда для секвенатора ДНК на основе предельно малого нанопровода из кремния

А. С. Андреева, А. Е. Мельников, Е. С. Солдатов

Учен. зап. физ. фак-та Моск. ун-та. 2022. № 4. 2241401

  • Статья
Аннотация

Сейчас одним из наиболее перспективных методов создания сенсоров электрического заряда с субэлектронной чувствительностью и широким диапазоном рабочих температур от милликельвин до комнатной является изготовление полупроводникового нанопровода. Высокая чувствительность и комнатная рабочая температура необходимы для нормальной работы таких инновационных устройств, как эффективный, быстрый и недорогой секвенатор ДНК зарядового типа. Целью настоящей работы является разработка и изготовление сенсоров электрического заряда на основе кремниевых нанопроводов с толщиной менее 20 нм, шириной 30-50 нм со сформированными на них площадками для иммобилизации одиночных молекул ДНК-полимеразы. Образцы изготавливались на подложках КНИ с применением фото- и электронной литографии, ионно-плазменного травления и жидкостного травления, магнетронного и электронно-лучевого напыления. Для реализации предельно малых кремниевых нанопроводов с площадками для иммобилизации молекул полимеразы были разработаны три способа: 1) формирование одиночной золотой точки на нанотранзисторе в результате их точного совмещения при экспонировании точки; 2) формирование одиночной точечной площадки и канала-нанопровода методом теневого напыления; 3) напыление предельно тонкой несплошной гранулированной пленки золота на область формирования нанопровода. Измерения электронного транспорта через изготовленные нанотранзисторы показали, что их сопротивления, лежащие в диапазоне 1-2 ГОм, сильно зависят от напряжения на затворе. Зарядовая чувствительность сенсоров менее 1 е/Гц^(1/2). По оценке, такой чувствительности может быть достаточно для регистрации выброса одиночного протона при встраивании единичного нуклеотида в ДНК.

Поступила: 18 мая 2022
Статья подписана в печать: 9 августа 2022
PACS:
85.35.-p Nanoelectronic devices
87.83.+a Biomedical applications of nanotechnology
Авторы
А. С. Андреева, А. Е. Мельников, Е. С. Солдатов
$^1$МГУ, физический факультет, кафедра полупроводников
Выпуск 4, 2022

Moscow University Physics Bulletin

Бюллетень «Новости науки» физфака МГУ

Это новое информационное издание, целью которого является донести до сотрудников, студентов и аспирантов, коллег и партнеров факультета основные достижения ученых и информацию о научных событиях в жизни университетских физиков.