OFET Biosensor: Simulation and Analysis for Various Biomolecules

Abstract

Біосенсор на основі OFET із подвійним затвором p-типу (DiketoPyrroloPyrrole як органічний напівпровідник) пропонується для виявлення біомолекул у нанопорожнині, що забезпечується на кінці джерела, що перекриває область структури як у верхній, так і в нижній частині. Було досліджено вплив різних біомолекул на струм витоку, ID, який є мірою чутливості пристрою. Потім цей пристрій порівнюється з різними органічними напівпровідниковими матеріалами p-типу, такими як OFET біосенсор на основі пентацену та тетрацену. Також було розраховано струм стоку та чутливість цих пристроїв, які показують, що біосенсор OFET на основі DPP (DiketoPyrroloPyrrole) має вищу чутливість 3,0 x 103 порівняно з біосенсорами OFET на основі пентацену та тетрацену. Моделювання цих пристроїв виконано в інструменті SILVACO ATLAS TCAD. Результати моделювання також показують, що запропонований пристрій навіть демонструє більш високу чутливість для діелектриків з високим показником k, таких як HfO2, Ta2O5, TiO2.

A p-type (DiketoPyrroloPyrrole as organic semiconductor) Dual Gate OFET based biosensor is proposed for the detection of biomolecules in the nanocavity provided at the source end underlapping the region of the structure both at the top and at the bottom. Various biomolecules have been investigated for their effect on Drain current, ID which is a measure of sensitivity of the device. This device is then compared with different organic p-type semiconductor materials such as pentacene and tetracene based OFET biosensor. Drain current and sensitivity of these devices have also been calculated which shows that DPP (DiketoPyrroloPyrrole) based OFET biosensor has higher sensitivity of 3.0 x 103 as compared to pentacene and tetracene based OFET biosensors. Simulation of these devices has been done in SILVACO ATLAS TCAD tool. The simulation results also show that the proposed device even shows higher sensitivity for high-k dielectrics such as HfO2, Ta2O5, TiO2.