Water-gated field effect transistor with integrated microfluidic channel
Su kapılı transiztörlerin mikro-akışkan kanallar ile tümleştirilmesi
- Tez No: 474353
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENOL MUTLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 53
Özet
Bu tezde su kapılı transiztörlerin mikroakışkan kanallar ile tümleştirilmesi için yenilikçi üretim metodları anlatılmaktadır. Transiztörler yalıtkan üzeri silisyum pullar üzerinde 16 nm kalınlığındaki tek kristal silikon filmler şekillendirilerek üretilmiştir. Üretimden sonra savak akımları savak-kaynak gerilimine göre ölçülerek üretilen cihazın çalıştığı kanıtlanmıştır. Cihazın üretiminde, ince film silisyum transiztörün kanalını oluşturması için şekillendirilmiştir. Sonrasında, 200 nm aluminyum kaynak ve savak elektrodlarını oluşturması için buharlaştırılmıştır. Tavlama yöntemiyle aluminyum ile silisyumun ohmik kontakt oluşturması sağlanmıştır. Mikroakışkan kanalın oluşturulması için, geçici katman olarak fotorezist şekillendirilmiştir. Kapı elektrodunun oluşturulması için, aluminyum gölge maskesi tekniği ile geçici fotorezist katman üzerine buharlaştırılmıştır. Cihazın yüzeyi oksijen plazma ile aktifleştirildikten sonra 5 mm kalınlığındaki PDMS kaplanarak sertleştirilmiştir. Rezervuar boşlukları PDMS üzerinden delinerek oluşturulmuştur ve geçici fotorezist katmanı aseton ile temizlenmiştir. Test edilmesi için cihaz kanallarına deiyonize su enjekte edilmiştir, bu şekilde transiztör kanal yüzeyinde elektriksel çift katman oluşturulmuştur. Elektriksel çift katman transiztörün çalıştırılması için gereken kapasitenin oluşmasını sağlamıştır. Transiztör 0 ve -0.8 V arasında karakterize edilmiştir. W/L oranı 60, eşik voltajı -0.4 V olan transiztörün maksimum çıkış akımı 900 uA, açma kapama oranı 22 olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
This thesis establishes a novel fabrication method to integrate water-gated transistors with microfluidic channels using surface micromachining techniques. Transistors are designed and fabricated on 16 nm thick single crystalline silicon films of silicon on insulator (SOI) wafers. After fabrication, Id vs Vds characteristic is tested to prove that device is operational. To fabricate the device, thin film silicon is patterned to create channel region of the transistor. Then, 200 nm thick aluminum is evaporated to form source and drain contacts. Thermal annealing is applied to establish ohmic contacts between silicon and aluminum of the source and drain electrodes. To create microfluidic channel, device is covered with sacrificial photo-resist with standard lithography. To form the gate electrode, aluminum is thermally evaporated on top of sacrificial photoresist which is on channel region using shadow mask technique. After the device's surface is activated with oxygen plasma, 5 mm thick PDMS is casted and cured. Reservoir holes and contacts are obtained by punching holes in those regions through PDMS layer. Finally, microfluidic channel is released by acetone injected inside reservoirs to remove photoresist. Device is tested after the microfluidic channel is filled with DI-water, which forms the electrical double layer on surface of the channel region to create gate capacitance which is necessary to operate the transistor. Transistor's characterization is made between 0 and -0.8 V which is the region water operates without any ionization. Maximum output current obtained is 900 uA with 60 W/L ratio and ON/OFF ratio of 22 with threshold voltage of -0.4 V.
Benzer Tezler
- Biyotin ile etkinleştirilmiş politiyofen kullanan yatay sıvı kapılı organik alan etkili transistör temelli özgün biyosensör
A novel biosensor based on a planar water gated organic field effect transistor using biotin functionalized polythiophene
FARSHİD TALEB SİS
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞENOL MUTLU
- Sensor applications of polymer field effect transistors
Polimer alan etkili transistörlerin sensör uygulamaları
İSMAİL TERKEŞLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. ŞENOL MUTLU
- Realization and modeling of water-gated field effect transistors (WG-FET) using 16-nm-thick single crystalline silicon film and their circuit applications
16 nm kalınlığında tek kristalli silisyum film kullanan su-kapılı alan etkili tranzistörlerin gerçeklenmesi modellenmesi ve devre uygulamaları
BEDRİ GÜRKAN SÖNMEZ
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENOL MUTLU
- Tümdevre üretiminde polisilisyumum plazma ortamında aşındırılması
Başlık çevirisi yok
SEMA İMRAHOR İLYAS
- Fabrication and characterization of liquid electrolyte gated polymer field effect transistor for basic circuit applications
Temel devre uygulamaları için sıvı elektrolit kapılı polimer ince film transistörlerin üretimi ve incelenmesi
BERKAN YAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. ŞENOL MUTLU
