二维材料场效应晶体管传感器具有非常高的灵敏度，能够探测阿托摩尔（attomolar）量级的带电分析物，但是目前反应机理、信噪比受到的因素仍没有得到很好的理解。这些未知信息，以及传感器设计、检测物的中毒等方面，在许多文献中得以报道，但是没有显著改善。有鉴于此，杜克大学Aaron D Franklin等报道了对二维MoS₂材料场效应晶体管器件的传感机理研究，通过AFM针尖作为模拟分析物，用自制AFM对分析物分子的位置和带电性进行精确控制。

本文要点：

（1）

结果显示，MoS₂场效应晶体管通道中的敏感度不均匀，具有随时间稳定的敏感热点。当分析物分子的带电情况发生改变，能够观测到不对称的漏极电流响应，分析物分子的信噪比提高了2.5倍。开发了一种适用于各种基于电荷变化作用检测场效应晶体管的数值模型，验证了实验中的观测现象，揭示了MoS₂晶体管传感器中的作用机制。

（2）

作者考察了不同分析物检测条件中一系列不同的场效应晶体管，结合数值模型，对不同布局和操作条件中形成的三种不同信噪比对场效应晶体管进行测试。实验结果说明，检测物分子的位置和检测物分子的覆盖度对最佳工作偏置条件（operating bias conditions）获得最高灵敏度的传感器非常重要，并且为设计开发未来新型传感器提供广泛前景。

参考文献

Steven Gary Noyce, James Louis Doherty, Stefan Zauscher, and Aaron D Franklin*

Understanding and Mapping Sensitivity in MoS₂ Field-Effect-Transistor-Based Sensors, ACS Nano. 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c04192

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c04192