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Oct 22, 2023

Le graphène FET teste plusieurs maladies sur puce à la fois

Visant une solution complète de laboratoire sur puce, Archer Materials a annoncé une nouvelle biopuce utilisant des FET au graphène (gFET). Depuis sa découverte en 2004, la structure réticulaire du graphène a démontré

Visant une solution complète de laboratoire sur puce, Archer Materials a annoncé une nouvelle biopuce utilisant des FET au graphène (gFET). Depuis sa découverte en 2004, la structure réticulaire du graphène a démontré de nombreux avantages uniques, dont plusieurs peuvent être utilisés dans la fabrication de transistors pour créer des dispositifs ultra-sensibles.

Les gFET sont particulièrement populaires dans les applications de biodétection, car ils peuvent fournir des informations sur la santé des patients grâce à des interactions au niveau moléculaire entre le graphène et les bioparticules cibles. Archer a récemment soumis un capteur de graphène à biopuce à une fonderie commerciale dans le cadre d'une analyse MPW. La société a révélé que cette solution permet de tester plusieurs maladies sur une seule puce.

Étant donné que les technologies basées sur le graphène telles que les gFET sont encore relativement nouvelles, cet article plonge dans les détails de la fabrication des gFET et donne aux lecteurs un contexte sur la façon dont le graphène pourrait être utilisé pour détecter plusieurs maladies à l'aide d'une seule puce.

Les gFET sont remarquablement similaires aux autres transistors à effet de champ, tels que les MOSFET, mais diffèrent par le matériau utilisé comme milieu conducteur. Alors que les MOSFET utilisent des matériaux tels que le silicium pour envoyer le courant du drain à la source, les gFET utilisent une couche de graphène de seulement quelques dizaines de micromètres d'épaisseur.

La fine couche de graphène confère de nombreux avantages, tels que la conductivité thermique et électrique, et améliore également considérablement la sensibilité de l'appareil aux facteurs externes. En tant que tels, les laboratoires utilisent souvent les gFET pour caractériser les fluides adjacents, car la sensibilité inhérente au graphène au niveau moléculaire peut facilement détecter les agents pathogènes.

Pour accueillir des échantillons liquides à tester, Archer a d'abord développé des gFET « mouillables » capables de résister au contact avec des matériaux liquides. Archer a ensuite étendu ces gFET pour tester des maladies uniques, le dernier développement visant à tester plusieurs maladies sur une seule puce.

Bien que le graphène offre de nombreux avantages par rapport à l’électronique traditionnelle au silicium, il présente son lot d’inconvénients. Le principal d’entre eux est un processus de fabrication complexe, les gFET nécessitant des couches de graphène extrêmement fines pour fonctionner correctement.

Les processus typiques de graphène utilisent le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) pour « faire pousser » du graphène sur un substrat, après quoi il peut être soigneusement retiré. Un processus lithographique dépose ensuite les contacts métalliques des gFET pour les connecter aux circuits externes. La lithographie peut également être utilisée pour modifier les couches de graphène afin de créer les formes souhaitées.

Mettant en œuvre un processus similaire, les appareils Archer gFET utilisent le multiplexage d'un seul appareil, où chaque capteur gFET peut être lu individuellement pour tester plusieurs maladies sur la même puce. Archer espère éventuellement proposer une fonctionnalité de réglage en temps réel pour les paramètres gFET, faisant potentiellement des capteurs gFET une solution réutilisable.

Archer s'attend à ce que les versions MPW et les tranches entières soient disponibles pour livraison d'ici la fin de 2023. À ce stade, la société peut valider et évaluer les puces pour permettre à Archer de mieux comprendre leurs performances dans un environnement pratique.

Bien que les gFET soient très utiles dans les applications de biodétection, les avantages des transistors en graphène peuvent s'étendre aux conceptions RFIC ou à la commutation à grande vitesse. En fin de compte, cependant, la portée des gFET dépend de la capacité des fabricants à intégrer de manière fiable des dispositifs au graphène avec du silicium.

Malgré cette incertitude, les FET au graphène présentent des avantages évidents, et d'autres devraient apparaître après la livraison des dernières navettes d'Archer.