Compact Modeling of pH-Sensitive FETs Based on 2-D Semiconductors
Grour, Tarek El (Gabes University)
Pasadas, Francisco (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Medina-Rull, Alberto (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Najari, Montassar (Jazan University. The Innovation and Entrepreneurship Centre)
Marin, Enrique G. (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Toral-Lopez, Alejandro (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Garcia Ruiz, Francisco J. (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Godoy Medina, Andres (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Jiménez, David (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Mir, Lassaad El (Gabes University)

Data:	2021
Resum:	We present a physics-based circuit-compatible model for pH-sensitive field-effect transistors based on 2-D materials. The electrostatics along the electrolyte-gated 2-D-semiconductor stack is treated by solving the Poisson equation, including the site-binding model and the Gouy-Chapman-Stern approach, while the carrier transport is described by the drift-diffusion theory. The proposed model is provided in an analytical form and then implemented in Verilog-A, making it compatible with standard technology computer-aided design tools employed for circuit simulation. The model is benchmarked against two experimental transition-metal-dichalcogenide (MoS2 and ReS2)-based ion sensors, showing excellent agreement when predicting the drain current, threshold voltage shift, and current/voltage sensitivity measurements for different pH concentrations.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación TEC2017-89955-P Agencia Estatal de Investigación RTI2018-097876-B-C21 Agencia Estatal de Investigación PID2020-116518GB-I00 European Commission 825213 European Commission 881603 Ministerio de Economía y Competitividad IJCI-2017-32297 Ministerio de Educación, Cultura y Deporte FPU16/04043
Nota:	Altres ajuts: Reference of the GraphCAT project: 001-P-001702
Drets:	Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Matèria:	2-D material ; Electrolyte ; Field-effect transistor (FET) ; Ion-sensitive FET (ISFET) ; Ph sensor ; Transition metal dichalcogenide (TMD) ; Verilog-A
Publicat a:	IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 68, Issue 11 (November 2021) , p. 5916-5919, ISSN 0018-9383

DOI: 10.1109/TED.2021.3112407

Postprint 5 p, 733.8 KB

El registre apareix a les col·leccions:
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats