Microelectrodes, capacitors and BioFETs: novel trends in silicon-based biochemical sensing

In this paper three novel approaches will be presented that have been recently developed in our institute: microelectrodes, capacitive EIS (electrolyte-insulator-semiconductor) structures and BioFETs (biologically sensitive field-effect transistors). Thin film gold microelectrodes are suitable for the determination of trace concentrations of heavy metais. As a novel detection principle, these microelectrodes take advantage of the dependence of thin metal films, resistance on the adsorption of ions and molecules on their surfaces. A capacitive EIS microsensor has been realized by means of porous silicon technology. This porous EIS sensor, prepared by an anodic etching process, was employed for the pH as well as for the penicillin determination in aqueous solutions. A novel biosensor device on the basis of a FET-insect antenna junction allows the highly sensitive and selective detection of specific components of host plant odours. Two types of preparation of the biocomponent were examined yielding a "whole-beetle BioFET" and an "isolated-antenna BioFET" .

---

W artykule przedstawiono wyniki prac własnych, dotyczących nowych rozwiązań bioczujników typu: mikroelektrody, struktury elektrolit/dielektryk/półprzewodnik (EIS) i BioFET-y, czyli jonoczułe tranzystory polowe z receptorami biologicznymi. Opracowane mikroelektrody działają opierając się na nowej zasadzie wykorzystującej zjawisko zmiany rezystancji cienkich warstw spowodowanej adsorpcją jonów i cząsteczek na ich powierzchni. Stwierdzono, że cienkowarstwowe mikroelektrody wykonane ze złota mogą być wykorzystane do oznaczenia śladowych ilości metali ciężkich. Pojemnościowe mikroczujniki typu EIS zostały wykonane z wykorzystaniem technologii krzemu porowatego - w procesie trawienia anodowego. Czujniki te wykorzystano do oznaczenia pH i penicyliny w roztworach wodnych. Trzecim nowoopracowanym czujnikiem jest czujnik typu FET, którego dodatkowym wysokoczułym i selektywnym elementem jest czułek owada, umożliwiający detekcję środków zapachowych rośliny żywiciela. Zbadano dwie metody przygotowania bioelementu, składającego się z tzw. "całej-stonki" oraz izolowanego czułka.