Abstract

The goal of this work is to study the current-voltage characteristics of structures of porous silicon – melanin and sensitivity of structures to glucose, to compare the characteristics between the samples obtained by different techniques. Object of study – structures of porous silicon – melanin. The subject of the study is the change of electrophysical parameters depending on the change in the analyte concentration. Organic-inorganic structures have recently attracted considerable interest in electronics due to the ability to create cheaper and simpler devices than traditional inorganic semiconductors. Melanin is an organic pigment that is present in many living organisms and has semiconductor properties. Melanin interacts with most biological substances, making it a promising material in the field of biosensors. Measuring glucose levels in the world today is very popular in the health and food sectors, so there is a constant need for easy-to-use and low-cost sensors. The purpose of this work was to investigate the heterojunction of melanin-porous silicon and the possibility of creating glucose sensors on such structures. For sample preparation metal-assisted chemical etching with three different types of metal nanoparticles (silver, copper, gold) was used. This technique allow formation of arrays of silicon nanowires with high aspect ratio. After porous silicon etching metal residuals were removed and thin layer of water-solube melanin was deposited at the surface and polymerized. Silver-based dot contacts was used for measurements. The I-V curves of the studied samples were measured in the work, such parameters as: resistance of structure, coefficient of rectification at contact of porous silicon – melanin, coefficient of rectification at contact of substrate – melanin, sensitivity to glucose were calculated. It was shown that I-V curves of both melanin/porous silicon and melanin/porous silicon/bulk silicon structures are diode-like with rectification factor at 5 V up to 80 for melanin/porous silicon heterojunction and up to 800 for melanin/porous silicon/bulk silicon structure. Resistor-like sencitive structures of melanin – nanostructured silicon are sensitive to glucose with a sensitivity coefficient of up to 1.83 mA /%. It was noticed that samples prepared with copper nanoparticles have opposite dependence (decreasing of current with increase of glucose concentration). No clear correlation was observed between the sensitivity, the rectifying properties and the technology of sample preparation, but the most stable results were obtained for structures made with silver nanoparticles.

Highlights

  • The goal of this work is to study the current-voltage characteristics of structures of porous silicon

  • compare the characteristics between the samples obtained by different techniques

  • The subject of the study is the change of electrophysical parameters depending on the change

Read more

Summary

ОТРИМАННЯ ДОСЛІДЖУВАНИХ ЗРАЗКІВ

Першим етапом дослідження стало виготовлення зразків por-Si – melanin з різними параметрами травлення та напилення. 2) Очистка поверхні зразків в розчині перекису водню та аміаку. 3) Створення пористого кремнію методом травлення в присутності металів Які використовувалися для створення зразків, були Au, Ag, Cu. 4) Au (Золото) наноситься на поверхню зразка з колоїдного розчину металу. Зразки висушуються та травляться в суміші перекису водню та плавикової кислоти протягом 30-60 хв. Відбувається осадження наночастинок срібла з нітрату протягом 5, 10 та 15 с. Відбувається травлення у розчині перекису водню та плавикової кислоти протягом 30, 40 і 50 хв. 6) Cu (Мідь) наноситься на поверхню зразка схожим методом з нанесенням срібла, але одностадійно (осадження наночастинок та травлення кремнію відбувається одночасно). 3) Вимірювання на контакті підкладка – меланін. 3 складається з джерела напруги постійного струму, амперметру для вимірювання струму, стенду для утримання зразків, та досліджуваного зразка, до якого підключені контактні клеми Схема вимірювання на Рис. 3 складається з джерела напруги постійного струму, амперметру для вимірювання струму, стенду для утримання зразків, та досліджуваного зразка, до якого підключені контактні клеми

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ЗАЛЕЖНОСТІ
ЧУТЛИВІСТЬ ДО ГЛЮКОЗИ
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call