pH Sensitive Graphene Field-Effect Transistor(FET)

Abstract

최근 환경, 의료분야에서 실시가 검출 및 인체 삽입형 pH 센서에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 생체적합성이 우수한 그래핀을 이용하여 실시간 pH 검출이 가능한 센서를 개발하였다. Polyethylene terephthalate(PET) 기판에 전사된 그래핀 표면에 이온 용액속에서 동작하는 전계효과 트랜지스터(solution-gated field-effect transistors; SGFETs)를 제작하였으며 이를 이용하여 이온 용액의 pH를 검출하였다. 제작한 트랜지스터의 게이트 채널 길이는 500 ㎛, 게이트 채널 폭은 8 ㎜이다. 이온 용액속에서 트랜지스터 동작특성 및 pH 감도를 평가하기 위하여 드레인-소스 전압(VDS)에 따른 드레인-소스 전류(IDS) 및 게이트-소스 전압(VGS)에 따른 드레인-소스 전류(IDS)를 측정하였다. PET기판에 전사된 그래핀 위에 제작한 그래핀 SGFETs의 전류-전압 특성은 이온 용액내에서 매우 안정적으로 동작하였으며 그래핀 SGFETs의 Dirac point는 이온 용액의 pH값이 증가함에 따라 양의 방향으로 19.32 ㎷/pH씩 증가하였다.