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Oct 22, 2023

グラフェン FET はチップ上の複数の疾患を一度にテスト

包括的なラボオンチップソリューションを目指して、Archer Materials はグラフェン FET (gFET) を使用した新しいバイオチップを発表しました。 2004 年の発見以来、グラフェンの格子構造は実証されてきました。

包括的なラボオンチップソリューションを目指して、Archer Materials はグラフェン FET (gFET) を使用した新しいバイオチップを発表しました。 2004 年の発見以来、グラフェンの格子構造は数多くのユニークな利点を実証しており、そのうちのいくつかはトランジスタ製造に使用して超高感度デバイスを作成できます。

gFET は、グラフェンとターゲット生体粒子間の分子レベルの相互作用を通じて患者の健康状態についての洞察を提供できるため、バイオセンシング用途で特に人気があります。 Archer は最近、MPW の稼働においてバイオチップ グラフェン センサーを商業鋳造工場に提出しました。 同社は、このソリューションが1つのチップ上で複数の疾患を検査できることを明らかにした。

gFET などのグラフェン対応テクノロジーはまだ比較的新しいため、この記事では gFET 製造の背後にある詳細を掘り下げ、単一チップを使用して複数の疾患を検出するためにグラフェンをどのように使用できるかについて読者に説明します。

gFET は、MOSFET などの他の電界効果トランジスタと非常に似ていますが、導電性媒体として使用される材料が異なります。 MOSFETはドレインからソースに電流を流すためにシリコンなどの材料を使用しますが、gFETは厚さわずか数十マイクロメートルのグラフェン層を使用します。

グラフェンの薄層は、熱伝導性や電気伝導性などの多くの利点をもたらし、外部要因に対するデバイスの感度も大幅に向上します。 そのため、グラフェン固有の分子レベルの感度により病原体を簡単に検出できるため、研究室では隣接する流体の特性評価に gFET を使用することがよくあります。

テスト用の液体サンプルに対応するために、Archer は最初に液体材料との接触に耐えることができる「湿潤性」gFET を開発しました。 その後、Archer はこれらの gFET を単一の疾患をテストできるように拡張し、最新の開発では単一チップ上で複数の疾患をテストすることを目指しています。

グラフェンは従来のシリコンエレクトロニクスと比較して多くの利点を提供しますが、それなりの欠点もあります。 その主なものは複雑な製造プロセスであり、gFET が正しく機能するには非常に薄いグラフェン層が必要です。

一般的なグラフェン プロセスでは、化学蒸着 (CVD) を使用して基板上にグラフェンを「成長」させ、その後グラフェンを慎重に除去します。 次に、リソグラフィ プロセスによって gFET の金属コンタクトが堆積され、外部回路に接続されます。 リソグラフィーを使用してグラフェン層を修正し、目的の形状を作成することもできます。

同様のプロセスを実装する Archer gFET デバイスは、単一デバイス多重化を使用しており、各 gFET センサーを個別に読み取って、同じチップ上の複数の疾患をテストできます。 Archer は、最終的には gFET パラメータのリアルタイム調整機能を提供し、gFET センサーを再利用可能なソリューションにすることを期待しています。

Archer は、MPW とウェーハ全体の実行の両方が 2023 年末までに出荷可能になると予想しています。この時点で、同社はチップを検証および評価して、Archer が実際の環境でチップがどのように動作するかをより深く理解できるようになります。

gFET はバイオセンシング用途で多くの用途に使用されていますが、グラフェン トランジスタの利点は RFIC 設計や高速スイッチングにも拡張できます。 ただし、最終的には、gFET の範囲は、製造業者がグラフェン デバイスとシリコンを確実に組み込むことができるかどうかによって決まります。

この不確実性にもかかわらず、グラフェン FET には明らかな利点があり、Archer の最新のシャトルランの納入後にさらに明らかになることが期待されています。