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Abstract Title : Fabrication of ISFET-Microsensors based on Ag and Au Nanoelectrodes Author : Alexandre Kisner Supervisor : Prof. Dr. Lauro Tatsuo Kubota Keywords : Field Effect Transistors, sensors, noble metal nanocrystals. Arrays of ion-sensitive field effect transistors (ISFETs) were developed in this work. An additional step in the fabrication process was employed to implement a thin film of porous anodic alumina on the gate. This porous layer works as dielectric and template to the vertical growth of Ag and Au nanocrystals on the gate. The produced ISFETs were divided in two groups, which the gate dimensions were 10 x 50 µm and 50 x 50 µm. Using a simple anodizing process, a 60 nm thickness porous anodic alumina was developed on the gate. This porous film presented a high density porosity (∼10 11 pores/cm 2 ) with an average pore diameter of 30 ± 6 nm and a regular distribution on the gate of those ISFETs. This porous film lead to a significant increase in the gate area and also worked as a template to the growth of Ag and Au nanocrystals, which were used as gate nanoelectrodes. The results of such sensors to detect different pH of the solutions showed that the produced ISFETs present a short response time (t < 30 s). Moreover, the presence of such Ag and Au nanostructures increased the sensors sensitivity in comparison to those observed without nanoelectrodes. The first results to detect species such as glutathione, indicated that the ISFETs are even sensitive to detect small charged species in a submicromolar concentration range. xvi
Lista de Figuras 1.1 Prognóstico de mercado para produtos de natureza MST/MEMS entre os anos de 2004 e 2009. Outros referem-se a microreatores, micromotores, microbombaseafins. .............................. 8 1.2 RepresentaçãodeumMOSFET(a)eumISFET(b) ............. 11 1.3 Configuração usual de um ISFET já encapsulado mostrado em (a) três dimensõese(b)atravésdevistatransversal. ................. 13 1.4 (a) Inserção de impureza do tipo n junto a rede de átomos de Si e a in- trodução de um nível ED de energia logo abaixo de EC. (b) Dopagem com impureza do tipo p e introdução de um nível EA logo acima de EV . . . . . 20 1.5 Representação da variação do nível de Fermi com a dopagem do semicondutor 22 1.6 Diferença nas energias superficiais de uma interface sólido/líquido . . . . . 25 1.7 Estrutura física de um MOS (a) e o seu respectivo diagrama de bandas de energiaparaummodeloideal(b) ....................... 29 1.8 Variação das bandas de energia durante a polarização de um MOS apresen- tando os casos de: (a) acumulação, (b) depleção e (c) inversão........ 31 1.9 Efeitopinch-off.................................. 36 xix
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5. TRABALHOS FUTUROS • Como etapa
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Referências Bibliográficas [1] B.
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[14] K. D. Wise, J. B. Angell, A. S
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[77] T. Fujimoto, S. Terauchi, H. U
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[92] A. Poghossian, M. H. Abouzar,
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