GaN basierende Nanostrukturen für neue Generationen von BIOmolekularen ultra-empfindlichen Sensoren zur Beobachtung biochemischer Reaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Ambacher
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 182786469

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Projekts wurden durch eine selektive laterale Epitaxie freistehende und eingebettete GaN-Nanodrähte hergestellt und charakterisiert. Die elektronischen Eigenschaften wurden untersucht und Sensorstrukturen für die Detektion von biologischen Molekülen hergestellt. Als wichtigstes Ergebnis des Projektes kann die Erstellung eines erweiterten Modells zur Beschreibung des Verhaltens von funktionalisierten Halbleitern in Elektrolyten gelten sowie deren experimentelle Verifizierung und letztendlich die Umsetzung in einer neuartigen dynamischen Messmethode. Damit konnte das Detektionslimit der Sensoren deutlich verbessert werden. Allerdings konnte das angestrebte Detektionslimit für Nanodrähte von 10 fM nicht erreicht werden. Stattdessen erreichten Nanodrähte und mit dem dynamischen Prinzip ausgewertete planare Sensoren ein vergleichbares Detektionslimit von ca. 1 pM.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “Thermal functionalization of GaN surfaces with 1-alkenes”, Langmuir 29 (2013) 6296−6301
  S.U. Schwarz, V. Cimalla, G. Eichapfel, M. Himmerlich, St. Krischok, and O. Ambacher
  
• „CIP (cleaning-in-place) stability of AlGaN/GaN pH sensors”, J. Biotechnol. 163 (2013) 354-361
  St. Linkohr, W. Pletschen, S.U. Schwarz, J. Anzt, V. Cimalla, and O. Ambacher
  
• “Dynamic detection of target-DNA with AlGaN/GaN high electron mobility transistors”, Proc. Eng. 120 (2015) 908 – 911
  N. Espinosa, S.U. Schwarz, V. Cimalla, A. Podolska and O. Ambacher
  
• “Impedance characterization of DNA-functionalization layers on AlGaN/GaN high electron mobility transistors”, Proc. Eng. 120 (2015) 912 – 915
  N. Espinosa, S.U. Schwarz, V. Cimalla, A. Podolska, and O. Ambacher
  
• “Sips adsorption model for DNA sensing with AlGaN/GaN high electron mobility transistors”, MRS Proc. 1763 (2015) 131: XXIII Intern. Mat. Res. Congr. (IMRC) (IMRC2014-S2B-O003), 2014, August 17-21, Cancun, Mexico
  N. Espinosa, S.U. Schwarz, V. Cimalla, and O. Ambacher
  
• „Detection of different target- DNA concentrations with highlysensitive AlGaN/GaN high electron mobility transistors”, Sens Actuat. B 210 (2015) 633-639
  N. Espinosa, S.U. Schwarz, V. Cimalla, O. Ambacher