• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.239-239
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• 2013

For more than four decades, ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) sensors that respond to the change of surface potential on a membrane have been intensively investigated in the chemical, environmental, and biological spheres, because of their potential, in particular their compatibility with CMOS manufacturing technology. Here, we demonstrate a new type of ISFET with dual-gate (DG) structure fabricated on ultra-thin body (UTB), which highly boosts sensitivity, as well as enhancing chemical stability. The classic ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) has been confronted with chronic problems; the Nernstian response, and detection limit with in the Debye length. The super-coupling effects imposed on the ultra thin film serve to not only maximize sensitivity of the DG ISFET, but also to strongly suppress its leakage currents, leading to a better chemical stability. This geometry will allow the ISFET based biosensor platform to continue enhancement into the next decade.

• 공업화학
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• 제26권1호
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• pp.116-119
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• 2015

전계 효과 트랜지스터(FET) 기반의 이온 또는 바이오센서에 대한 연구는 지금까지 활발하게 이루어지고 있다. 본 논문에서는 여러 가지 측정 방법 중에 FET 게이트 절연체 위의 감지막과 이온 또는 생분자의 상호작용으로 전하 분포의 변화가 일어나면 이로 인해 드레인 전류의 변화를 측정하는 방법을 기반으로, 동일한 입력 신호, 즉 동일한 이온 또는 생분자의 농도에 대해 최적의 출력 신호를 얻기 위한 방법에 대해 논의한다. 대표적인 FET 센서는 이온 감지 FET (ISFET)로 본 논문에서는 pH를 측정하는 센서를 이용하였다. ISFET는 게이트 전압 대신 기준전극 전압을 가하는데 이 기준전극 전압과 드레인 전류의 관계식을 측정하여, 가장 기울기가 큰 곳을 찾아 이를 기준으로 동작범위에서의 입력 변화에 대해 출력 신호인 포화영역에서 드레인 전류의 변화가 큰 조건을 설정해 보았다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.22-29
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• 1981

게이트절연층을 위한 HCI 열처리법 텅그스텐 metallization 및 fumed silica epoxy를 쓴 다중층 encapsulation 기술을 감이온 전장효과 트랜지스터(ISFET) 제조에 활용하고 이의 동작특성을 조사하였다. 또 ISFET를 위한 이론적 모형을 제시하고 이 것이 실험사실과 잘 일치함을 보였다. 제조된 ISFET는 빠른 반응, 긴 수명 및 작은 이압특성을 나타내었는데, 특히 안정부는 크게 개선되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권11호
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• pp.698-703
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• 2015

In this study, we fabricated the dual gate (DG) ion-sensitive field-effect-transistor (ISFET) with flexible polyimide (PI) extended gate (EG). The DG ISFETs significantly enhanced the sensitivity of pH in electrolytes from 60 mV/pH to 1152.17 mV/pH and effectively improved the drift and hysteresis phenomenon. This is attributed to the capacitive coupling effect between top gate and bottom gate insulators of the channel in silicon-on-transistor (SOI) metal-oxide-semiconductor (MOS) FETs. Accordingly, it is expected that the PI-EG based DG-ISFETs is promising technology for high-performance flexible biosensor applications.

• ETRI Journal
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• 제31권2호
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• pp.243-245
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• 2009

A novel ultra-low-power readout circuit for a pH-sensitive ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) is proposed. It uses an ISFET/reference FET (REFET) differential pair operating in weak-inversion and a simple current-mode metal-oxide semiconductor FET (MOSFET) translinear circuit. Simulation results verify that the circuit operates with excellent common-mode rejection ability and good linearity for a single pH range from 4 to 10, while only 4 nA is drawn from a single 1 V supply voltage.

• 공업화학
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• 제24권1호
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• pp.1-9
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• 2013

의료의 패러다임이 질병 치료에서 질변 예방 및 조기 진단으로 변화하면서 미량의 생분자를 측정할 수 있는 기술에 대한 수요가 증가하고 있다. 미량의 생분자를 측정할 수 있는 다양한 기술이 존재하는데 여기서는 성숙된 반도체 기술을 이용한 바이오센서에 대해 언급하고자 한다. 이의 이해를 돕기 위해 반도체의 기본 소자인 MOSFET (Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)의 구조와 원리를 소개하고, 이를 응용한 ISFET (Ion sensitive FET), BioFET (Biologically modified FET), Nanowire FET, 그리고 IFET (Ionic FET)에 대한 소개와 이의 생명공학에 대한 응용에 대해 논하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.152-153
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• 2012

Ion sensitive field effect transistor (ISFET)는 전해질 속 각종 이온농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. 이 소자의 기본 구조는 metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)에서 고안되었으며 게이트 컨택 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다 [1]. ISFET는 기존의 반도체 CMOS 공정과 호환이 가능하고 제작이 용이할 뿐만 아니라, pH용액에 대한 빠른 반응 속도, 비표지 방식의 생체물질 감지능력, 낮은 단가 및 소자의 집적이 용이하다는 장점을 가지고 있다. ISFET pH센서의 감지특성에 결정하는 요소 중 가장 중요한 것은 소자의 감지막이라고 할 수 있다. 감지막은 감지 대상 물질과 물리적으로 직접 접촉되는 부분으로서 일반적으로 기계적/화학적 강도가 우수한 실리콘 산화막(SiO2)이 많이 사용되어져 왔다. 최근에는 기존의 SiO2 보다 성능이 향상된 감지막을 개발하기 위하여 Al2O3, HfO2, ZrO2, 그리고 Ta2O5와 같은 고유전 상수(high-k)를 가지는 물질들을 EIS 센서의 감지막으로 이용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 지속적인 high-k 물질들에 대한 연구에도 불구하고 각각의 물질이 갖는 한계점이 드러났다. 본 연구에서는 SOI기판에서 SiO2 /HfO2 (OH), SiO2/Al2O3 (OA) 이단 적층 그리고 SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 삼단적층 감지막을 갖는 ISFET을 제작하고 각 감지막의 특성을 평가하였다. 평가된 특성의 결과가 아래의 표1에 요약되었다. 그 결과, 각 high-k 물질이 갖는 한계점을 극복하기 위하여 제안된 OHA감지막은 기존에 OH, OA가 갖는 장점을 취하면서 단점을 최소화 시키는 최적화된 감지막의 감지특성을 보였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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• pp.579-581
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• 2004

We wish to develop micro-total analysis system (TAS) on a chip, and to make a trial approach to solve the important problem that is to detect ions separated by the electric field. We propose an idea, which is as for rotational motions of dipolar ions, which are affected by the ion atmosphere in outer regions. This is a new kind of the ion-sensitive field effect transistor (ISFET). We wish to develop the ISFET chips, and give more effective, fast and sensitive, capillary electrophoresis is designed in near future.

• 센서학회지
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• 제6권2호
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• pp.131-136
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• 1997

The ISFET(ion sensitive field effect transistor), a semiconductor ion sensor, has many advantages over conventional ion sensors. Various single-sensor type ISFET pH-meters have been developed. However, they could not be applied in fields because their performances are directly affected by the sensor condition. With only one sensor, the system could be easily damaged from environmental factors, and reliability of it is decreased. Therefore, a 4-channel PH-meter system is proposed to improve the reliability of ISFET pH-meter. It has 4 ISFETS as ion sensor, and a software which contains a new calibration and measurement algorithm appropriate to the system. The reliability of the system was proved by measuring hydrogen ion concentration in the pH standard solutions and buffer solutions.

• 센서학회지
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• 제21권2호
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• pp.90-95
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• 2012

This paper describes the development of a glucose biosensor based on ion sensitive field effect transistor(ISFET) with a palladium(Pd) modified ion sensing membrane. By adopting Pd as a hydrogen sensitive layer and integrating a screen-printed reference electrode, the sensitivity and stability were considerably improved due to the high permeability and selectivity of the Pd hydrogen selective membrane. This paper suggests a new approach for realizing portable and highly sensitive glucose sensors for diagnosing and treating diabetes mellitus.