3、纳米场效应晶体管在细胞外记录中的应用

纳米场效应晶体管在细胞外记录中的应用

1. 纳米线与纳米线场效应晶体管

1.1 纳米线特性

半导体纳米线会根据其表面电场或电势的变化而改变导电性，这种特性使其可被配置为场效应晶体管（FET）的通道，用于电势传感。以硅纳米线（SiNWs）为例，它是半导体纳米线的典型代表，能够制备成直径小至2 - 3 nm的单晶体结构。而且，SiNWs可制成p型或n型材料，并配置为FET，其电气性能与微电子行业中的平面硅器件相当甚至更优。

1.2 纳米线的合成方法

半导体纳米线通常采用金属纳米团簇作为催化剂，通过气 - 液 - 固（VLS）过程合成。在这个过程中，金属纳米团簇在半导体气相源存在的情况下，被加热到金属 - 半导体体系的共晶温度以上，形成金属/半导体合金的液滴。持续向液滴中供应半导体反应物，会使共晶过饱和，导致固体半导体成核。固 - 液界面会促使半导体不断并入晶格，从而使纳米线生长，合金液滴则位于顶部。

在化学气相沉积（CVD）过程中，气态半导体反应物可通过前驱体的分解产生。在CVD - VLS生长中，金属纳米团簇作为催化剂，使气态前驱体分解，提供气态半导体反应物。对于SiNWs的生长，通常使用硅烷（SiH₄）作为前驱体，金纳米颗粒作为催化剂。纳米线的直径由起始纳米团簇的直径决定，目前市场上已有直径小至几纳米的纳米团簇。在VLS生长过程中，纳米线的晶体取向会选择使总自由能最小的方向，实际情况则由直径和生长条件（如温度和压力）决定。

1.3 VLS过程的优势

与其他生长方法（如气 - 固生长或基于溶液的液 - 固生长）相比，VLS过程的一个关键优势在于能够以可控的方式在单个器件层面实现异质结构。具体