Fabrication of ISFET-Microsensors based on Ag and Au Nanoelectrodes

Orientador: Lauro Tatsuo KubotaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaConjuntos de transistores de efeito de campo sensíveis a íons (ISFETs) foram desenvolvidos no presente trabalho. Implementou-se durante a fabricação destes uma etapa adicional de anodização que possibilitou a formação de uma fina camada de alumina porosa sobre suas portas. Esta serviu como dielétrico e também molde para o crescimento de nanocristais de Ag e Au sobre os dispositivos. Os transistores desenvolvidos foram divididos em dois conjuntos, onde as dimensões de porta de cada conjunto foram de 10 x 50 mm e 50 x 50 mm. Utilizando-se um processo simples de anodização, obteve-se sobre a porta dos transistores uma fina camada de alumina de aproximadamente 60 nm de espessura, contendo uma alta densidade de poros (~ 10 poros/cm) com diâmetro médio de 30 + 6 nm e distribuídos de forma regular. A implementação desta possibilitou não só um aumento significativo na área de porta, bem como molde para o crescimento de nanoestruturas de Ag e Au sobre os transistores, atuando assim como nanoeletrodos de porta. Os testes destes como sensores para soluções com diferentes valores de pH, mostraram que os dispositivos apresentam um curto tempo de resposta (t < 30 s) e que as nanoestruturas metálicas são capazes de aumentar a sensibilidade dos dispositivos em relação àqueles formados apenas por alumina. Os primeiros testes para a detecção de moléculas como glutationa, demonstraram que os ISFETs fabricados são capazes de detectar esta, mesmo sendo uma espécie com baixa densidade de carga, em concentrações submicromolaresArrays of ion-sensitive field effect transistors (ISFETs) were developed in this work. An additional step in the fabrication process was employed to implement a thin film of porous anodic alumina on the gate. This porous layer works as dielectric and template to the vertical growth of Ag and Au nanocrystals on the gate. The produced ISFETs were divided in two groups, which the gate dimensions were 10 x 50 mm and 50 x 50 mm. Using a simple anodizing process, a 60 nm thickness porous anodic alumina was developed on the gate. This porous film presented a high density porosity (~ 10 pores/cm) with an average pore diameter of 30 + 6 nm and a regular distribution on the gate of those ISFETs. This porous film lead to a significant increase in the gate area and also worked as a template to the growth of Ag and Au nanocrystals, which were used as gate nanoelectrodes. The results of such sensors to detect different pH of the solutions showed that the produced ISFETs present a short response time (t < 30 s). Moreover, the presence of such Ag and Au nanostructures increased the sensors sensitivity in comparison to those observed without nanoelectrodes. The first results to detect species such as glutathione, indicated that the ISFETs are even sensitive to detect small charged species in a submicromolar concentration rangeMestradoQuimica AnaliticaMestre em Químic