Mechanismus a funkce biosenzorů založených na grafenu

Abstract

Grafenové polem řízené tranzistory (GFET) jsou zařízení, která využívají jedinečné elektronické vlastnosti grafenu tím, že jej integrují jako vodivý kanál do struktury polem řízeného tranzistoru (FET). Díky těmto vlastnostem a kompatibilitě FET architektur s elektronickým výstupem jsou GFETy velmi slibnými kandidáty pro použití v biosenzorice. Tato práce se zabývá fungováním biosenzorů na bázi GFET, se zaměřením na to, jak různé konfigurace hradla (horní, boční a spodní) ovlivňují jejich elektrické chování. Cílem práce je studovat vliv architektury hradla na činnost zařízení a dále zkoumat projevy hystereze a svodových proudů v elektrolytických a pevnolátkových dielektrických zapojeních. Prostřednictvím experimentálních měření práce přispívá k hlubšímu pochopení faktorů, které ovlivňují výkon a preciznost GFETů v biosenzorických aplikacích. Výsledky by měly pomoci jak vývoji, tak samotnému měření grafenových senzorů.

Graphene field-effect transistors (GFETs) are devices that leverage the unique electronic properties of graphene by integrating it as the conductive channel in a field-effect architecture. Due to these properties and the compatibility of FET-based platforms with electronic readout, GFETs are highly promising candidates for biosensing applications. This thesis explores the functioning of GFET biosensors, with a focus on how different gate configurations (top, side, and bottom) affect their electrical behavior. The work aims to study the influence of gate architecture on device operation, as well as to investigate the effects of hysteresis and leakage currents in electrolyte- and solid-state-gated setups. Through experimental measurements, the thesis contributes to a deeper understanding of the factors that govern GFET performance and precision in biosensing applications. The results are expected to aid both in the development and in the measurement methodology of GFET-based sensors.