摘要場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field effect transistor， FET）生化傳感器件具有噪聲小、功耗低、免標(biāo)記、易于集成和小型化等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、疾病診斷和臨床治療等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。二維材料作為新一代FET 生化傳感器件的溝道材料，具有原子級(jí)厚度、高載流子遷移率、高比表面積和可調(diào)帶隙等特性，可進(jìn)一步提升FET 生化傳感器件的性能和拓展器件應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)FET 生化傳感器件的快速發(fā)展。本文綜述了近年來(lái)二維材料FET 生化傳感器件的發(fā)展歷程和最新進(jìn)展，分析了二維材料FET 生化傳感器件的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景，以期為研究人員設(shè)計(jì)新的生化傳感器件提供思路，促進(jìn)生化傳感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞生化傳感器件；二維材料；場(chǎng)效應(yīng)晶體管；評(píng)述

生化傳感技術(shù)是分析檢測(cè)領(lǐng)域重要的技術(shù)基礎(chǔ)之一，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、疾病診斷和臨床治療等領(lǐng)域[1-3]。隨著科技水平的提高，各領(lǐng)域?qū)鞲屑夹g(shù)的要求不斷增加。目前，能夠準(zhǔn)確測(cè)定化學(xué)和生物分子的分析方法包括色譜法、質(zhì)譜法和分光光度法等，這些方法因具有準(zhǔn)確度高、靈敏度好、定性能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于質(zhì)檢部門和科研機(jī)構(gòu)。盡管這些技術(shù)在生物和化學(xué)分子檢測(cè)領(lǐng)域具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但也存在操作復(fù)雜、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、樣品需要預(yù)處理等不足，使其在快速且原位檢測(cè)低濃度的生物和化學(xué)樣品方面仍面臨著一些挑戰(zhàn)。場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field effect transistor， FET）[4]、表面增強(qiáng)拉曼光譜[5]、表面等離子體共振[6]和熒光[7]等技術(shù)已被用于快速檢測(cè)化學(xué)和生物分子，其中，基于FET 技術(shù)開(kāi)發(fā)的生化傳感器件由于具有噪聲小、功耗低、免標(biāo)記、易于集成和小型化等優(yōu)點(diǎn)在分析檢測(cè)領(lǐng)域顯示了良好的應(yīng)用前景[8-13]。Caras 等[14]于1980 年首次報(bào)道了關(guān)于FET 生化傳感器件的研究，所制備的基于FET 的青霉素傳感器件的性能與傳統(tǒng)傳感器件相比雖然沒(méi)有明顯提升，但具有壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快（響應(yīng)時(shí)間為25 s）以及設(shè)備小型化（經(jīng)濟(jì)）等優(yōu)勢(shì)，因而備受關(guān)注。自此以后，研究者采用多種方法將不同的功能物質(zhì)修飾于FET 溝道材料表面，將功能化的FET 生化傳感器件應(yīng)用于不同物質(zhì)的分析檢測(cè)。然而，由于傳統(tǒng)FET 器件中所使用的半導(dǎo)體材料比表面積小，導(dǎo)致外源刺激對(duì)器件輸運(yùn)性質(zhì)的影響程度較小（信噪比較低），因此，基于傳統(tǒng)材料的FET 傳感器件在用于微量和痕量分析時(shí)性能不佳。2004 年， Novoselov 等[15]首次利用機(jī)械剝離法從片層石墨中分離出單原子層結(jié)構(gòu)的石墨烯（Graphene， G）材料，開(kāi)啟了二維材料研究的大門。自此之后，研究人員相繼開(kāi)發(fā)了多種二維材料[16]，包括過(guò)渡金屬硫族化合物（二硫化鉬（MoS2）、二硫化鎢和二硒化鎢等）、黑磷（Black phosphorus， BP）、主族金屬硫族化合物（硫化鎵、硒化銦和硫化錫等）以及其它二維材料（如六方氮化硼、碘化鉻和鎳磷硫等）。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料相比，二維材料具有原子級(jí)厚度、高載流子遷移率、高比表面積和優(yōu)異的機(jī)械靈活性等特性。當(dāng)分子和離子等物質(zhì)接觸二維材料表面時(shí)，會(huì)對(duì)其固有的電荷輸運(yùn)性質(zhì)產(chǎn)生較強(qiáng)的影響，并且單層或少層的器件溝道厚度使得基于二維材料的FET 生化傳感器件具有暗電流較低且噪聲較小的特點(diǎn)。因此，二維材料因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電子特性已成為新一代FET 生化傳感器件溝道的理想材料。目前，基于二維材料的FET 生化傳感器件在金屬離子、生物分子和氣體檢測(cè)等方面已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用進(jìn)展[17-19]，已制備出具有不同的結(jié)構(gòu)、材料和增強(qiáng)性能的FET 傳感器件，如Chen 等[20]制備的用于抗生素檢測(cè)的BP 基FET 傳感器件可在6 s 內(nèi)識(shí)別體系中的抗生素分子，檢出限低至7.94 × 10–9 mol/L。

本文評(píng)述了二維材料FET 生化傳感器件的最新研究進(jìn)展，介紹了二維材料FET 傳感器件的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，總結(jié)了基于二維材料（如石墨烯（Graphene， G），二硫化鉬（MoS2）和BP）FET 生化傳感器件的發(fā)展歷程和最新進(jìn)展，討論了二維材料FET 生化傳感器件目前面臨的挑戰(zhàn)，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展前景與機(jī)遇進(jìn)行了展望。

1 二維材料FET的工作原理及二維材料的基本物性

1.1 二維材料FET的工作原理

FET 是一種利用控制輸入電路的電場(chǎng)效應(yīng)控制輸出電路電流的半導(dǎo)體器件[21]，是由源（Source）、漏（Drain）和柵（Gate）電極組成的三端器件。選擇一種半導(dǎo)體材料作為溝道連接源和漏電極，在溝道與柵電極之間設(shè)置一個(gè)絕緣介質(zhì)層用于隔離溝道和柵極。在源極和漏極之間施加一個(gè)恒定電壓（Vds）時(shí)，溝道材料中會(huì)形成穩(wěn)定的電荷通道，通過(guò)改變柵極電壓（Vgs）可以影響電荷通道中的載流子濃度進(jìn)而調(diào)節(jié)器件的電流（Ids）大小。FET 器件的3 種主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示[22]：（1）背柵型FET（圖1A） 利用半導(dǎo)體溝道將源漏電極連接起來(lái)，在其下方設(shè)置柵電極用于提供Vgs，這種柵極結(jié)構(gòu)通常采用絕緣層作為柵極材料，具有較高的絕緣性和穩(wěn)定性，有助于提高FET 的壽命和可靠性；（2）雙柵型FET（圖1B） 在背柵型FET 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加入一個(gè)頂柵電極，這兩個(gè)柵極可以獨(dú)立地控制通道電流，從而提供更高的控制靈活性和更好的性能，廣泛應(yīng)用于射頻電子學(xué)領(lǐng)域特別是在低噪聲放大器和射頻開(kāi)關(guān)中；（3）液柵型FET（圖1C） 器件在電解液中工作，將參比電極浸入溶液中，提供溶液/液體柵極偏壓（Vlg），并與通道之間通過(guò)電解液接觸調(diào)節(jié)電流，由于其可與生物體或化學(xué)物質(zhì)直接接觸并進(jìn)行測(cè)量，常用于生物和化學(xué)傳感器等。

二維材料FET 生化傳感器是利用FET 進(jìn)行換能的電子學(xué)器件，工作機(jī)理為檢測(cè)目標(biāo)物分子對(duì)器件溝道中載流子分布的影響，不同濃度的生化分子在器件表面提供的電荷密度不同，相應(yīng)地對(duì)溝道載流子分布的調(diào)控能力也不同。研究的核心為電學(xué)信號(hào)的轉(zhuǎn)換與輸出?；诙S材料FET 的傳感器有3 條特性曲線：輸出曲線（圖1D）、轉(zhuǎn)移曲線（圖1E）和實(shí)時(shí)電流響應(yīng)曲線（圖1F）。輸出曲線的線性行為用于衡量電極與溝道材料之間的接觸性質(zhì)和待分析物對(duì)器件性能的影響規(guī)律；轉(zhuǎn)移曲線提供FET 性能的關(guān)鍵參數(shù)，如閾值電壓、開(kāi)關(guān)比和載流子遷移率等，用于進(jìn)一步探究其溝道材料與待分析物的相互作用機(jī)理，通過(guò)對(duì)比吸附前后的特性曲線分析檢測(cè)目標(biāo)分子對(duì)二維材料的摻雜情況；實(shí)時(shí)電流響應(yīng)曲線是二維FET 傳感器的基本特征，反映了二維FET 傳感器在短時(shí)間內(nèi)對(duì)外部擾動(dòng)的響應(yīng)性能。

1.2 二維材料的基本物性

基于二維材料的FET 生化傳感器件的性能主要由溝道材料的本征物性決定，例如材料的帶隙和載流子遷移率等，這些參數(shù)對(duì)于傳感器件的響應(yīng)速度和靈敏度等關(guān)鍵性能具有重要影響[23]。G（圖2A）是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的材料，具有原子級(jí)厚度、高柔韌性、高載流子遷移率（12 m2/（V·s））、高穩(wěn)定性和生物相容性等優(yōu)良特性，在FET 生化傳感器件中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值[24-25]。然而，由于G 的零帶隙電子結(jié)構(gòu)，以其作為溝道材料的FET 傳感器件具有相對(duì)較大的背景噪音和較低的檢測(cè)靈敏度。2008 年，研究人員合成了MoS2 二維材料（圖2B），單層MoS2 由3 個(gè)原子層構(gòu)成，厚度為0.65 nm，結(jié)構(gòu)形式為S-Mo-S，相鄰兩層MoS2 通過(guò)較弱的范德華力結(jié)合在一起。MoS2具有連續(xù)可調(diào)帶隙的特性，通過(guò)改變晶體的層數(shù)調(diào)節(jié)MoS2 的帶隙。體相MoS2 的帶隙為1.2 eV，當(dāng)厚度逐漸減小時(shí)，其帶隙隨之增加，并且當(dāng)厚度減小為單層時(shí)，其帶隙變成1.8 eV 的直接帶隙[26-27]。因MoS2二維材料具有優(yōu)異的帶隙特性，因而以其為溝道的器件具有較低的背景噪音。但是，室溫下MoS2 載流子的遷移率（0.02 m2/（V·s））較低[28]，影響了器件的電荷運(yùn)輸性能，進(jìn)而影響器件的靈敏度。2014 年， Li 等[29]發(fā)現(xiàn)了一種新型的二維材料BP，與G 具有類似的單元素二維層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)每個(gè)磷原子與3 個(gè)相鄰的磷原子由共價(jià)鍵連接，形成褶皺蜂窩結(jié)構(gòu)，層間通過(guò)范德華力相連。BP 是一種雙極性偏P 型半導(dǎo)體材料，具有層數(shù)依賴的禁帶寬度特性（從單層的2.0 eV 到體相的0.3 eV）， 室溫下空穴遷移率高達(dá)0.1 m2/（V·s）。因BP 具有優(yōu)異的帶隙結(jié)構(gòu)和高的載流子遷移率，可用于構(gòu)建FET 生化傳感器件[29-30] （圖2C）。上述3 種二維材料（G、MoS2 和BP）由于具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和電子特性，在不同的生化傳感領(lǐng)域中具有不可替代的作用。

2 二維材料FET生化傳感器件的研究進(jìn)展

2.1 G基FET生化傳感器件

2007 年， Schedin 等[31]制備了一種G 基FET 氣體傳感器件，通過(guò)研究NO2 分子在G 表面的吸附-脫附過(guò)程實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)NO2 分子的檢測(cè)。這項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性工作表明，通過(guò)化學(xué)摻雜的方法可以調(diào)節(jié)G 的電子結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)和生物分子的高靈敏度和選擇性檢測(cè)，為未來(lái)二維材料基FET 生化傳感器件的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。G 具有高比表面積和高載流子遷移率，對(duì)局部化學(xué)環(huán)境的變化高度敏感[23]。2009 年， Ohno 等[32]制備了液柵型G 基FET 生化傳感器件（圖3A），研究了G 基FET 在不同pH 的電解液中的工作情況。在動(dòng)態(tài)測(cè)量過(guò)程中可觀察到明顯的pH 依賴的電導(dǎo)特性，表明G 基FET 傳感器件在pH傳感中具有應(yīng)用潛力。2011 年， Huang 等[33]制備了一種快速、無(wú)標(biāo)記、高靈敏和高選擇性的G 基FET生物傳感器件（圖3B）用于檢測(cè)大腸桿菌（E. coli）。在器件制備過(guò)程中，采用E. coli 抗體修飾了溝道材料表面，提高了G 基FET 生物傳感器件的特異性識(shí)別能力和靈敏度（檢出限為10 cfu/mL），為其在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。在檢測(cè)過(guò)程中， E. coli 與相應(yīng)抗體相互作用，導(dǎo)致G 基FET 傳感器件電導(dǎo)率增加，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。除了采用抗體作為探針外，修飾納米顆粒也是增強(qiáng)G 基FET 傳感器件檢測(cè)靈敏度的一種方法。由于金納米顆粒（Gold nanoparticles， AuNPs）具有獨(dú)特的光電性質(zhì)和易于功能化的特點(diǎn)，被廣泛用于構(gòu)建生物傳感器件。2015 年， Cai 等[34]制備了用于檢測(cè)MicroRNA 的G 基FET 生物傳感器件，將AuNPs 修飾于FET 溝道材料G 表面（圖3C），由于AuNPs 較小且比表面積較大，因此可將更多的生物探針?lè)肿庸潭ㄔ贏uNPs 表面上，從而提高了器件靈敏度，檢出限低至10–14 mol/L， 比之前相關(guān)工作低1 個(gè)數(shù)量級(jí)[35]。這種利用抗體功能化和加入納米顆粒修飾的方式可有效提升FET 生化傳感器件的性能。2022 年， Wu 等[36]報(bào)道了一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)體內(nèi)神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)釋放過(guò)程的G 基FET 器件。該器件采用核酸適配體進(jìn)行修飾，作為植入式神經(jīng)探針具有高靈敏度（10–11 mol/L 多巴胺）、高分子特異性（多巴胺響應(yīng)gt;19 倍去甲腎上腺素響應(yīng)）和快速響應(yīng)特性（響應(yīng)時(shí)間為秒級(jí)），為體內(nèi)多巴胺含量監(jiān)測(cè)提供了一種新型分析技術(shù)。同年， Gao 等[37]采用核酸適配體定點(diǎn)功能化的方法制備了一種G 基FET 探針，用于同時(shí)檢測(cè)多巴胺和血清素。該工作對(duì)研究多種神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的共同釋放具有重要意義，同時(shí)也推動(dòng)了G 基FET 在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用。2023 年， Lei 等[38]開(kāi)發(fā)了一種基于可重復(fù)使用的還原氧化G 基光催化FET生化傳感器件，利用TiO2 的自清潔效應(yīng)成功再生，可重復(fù)用于檢測(cè)Ca2+。該器件可有效解決了傳統(tǒng)器件由于無(wú)法重復(fù)使用而造成的檢測(cè)成本較高的問(wèn)題。

2.2 MoS2基FET生化傳感器件

G 為零帶隙的導(dǎo)體材料，雖然G 基生化傳感器件具有良好的工作穩(wěn)定性和較快的傳感速度，但這類二維材料傳感器件具有相對(duì)較大的背景噪音，難以實(shí)現(xiàn)微量物質(zhì)的檢測(cè)。MoS2 是一種二維半導(dǎo)體材料，具有厚度可調(diào)的帶隙特性。2011 年， Radisavljevic 等[28]成功制備出高電流開(kāi)關(guān)比（1×108）和高載流子遷移率（0.02 m2/（V·s））的MoS2 基FET 器件，其優(yōu)異的場(chǎng)效應(yīng)性能吸引了許多研究人員將目光轉(zhuǎn)向MoS2 基FET 器件在生化傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。2012 年， Li 等[39]制備了用于檢測(cè)NO 氣體的單層或多層MoS2 基FET傳感器件，檢出限為0.8 mg/L。2014 年， Liu 等[40]制備了用于檢測(cè)NO2 和NH3 的單層MoS2 基FET 氣體傳感器件，對(duì)NO2 和NH3 的檢出限分別為20 μg/L 和1 mg/L（圖4A）。同年， Sarkar 等[41]提出了一種具有超高靈敏度和寬工作范圍的MoS2 基FET 酸堿度傳感器件（圖4B），通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方式，在相同條件下比較了基于G 和MoS2 的FET 傳感器件的靈敏度，發(fā)現(xiàn)基于MoS2 的FET 生物傳感器件的靈敏度比基于G 的器件的靈敏度提高了74 倍以上，證實(shí)了G 基FET 器件由于溝道材料缺乏帶隙而存在靈敏度受限的問(wèn)題。自此以后，基于二維材料MoS2 基FET 器件在生化傳感領(lǐng)域得到迅速的發(fā)展。

2016 年， Zhou 等[42]報(bào)道了一種基于MoS2/DNA-AuNPs 雜化結(jié)構(gòu)的FET 傳感器用于Hg2+的檢測(cè)，在該雜化結(jié)構(gòu)中（圖4C）， MoS2 薄膜作為導(dǎo)電通道，修飾于二維材料表面的AuNPs 作為Hg2+識(shí)別特異性DNA 探針錨定位點(diǎn)。通過(guò)監(jiān)測(cè)FET 器件中源漏電流隨Hg2+濃度的變化實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，響應(yīng)時(shí)間為1～2 s，檢出限為10–10 mol/L。該研究表明， MoS2 基FET 器件可在水環(huán)境中實(shí)時(shí)檢測(cè)金屬離子濃度。2020 年，Yang 等[43]構(gòu)建了MoS2 基FET 傳感器陣列并用于膀胱癌多種生物標(biāo)志物的定量檢測(cè)，對(duì)核基質(zhì)蛋白22（NMP22）和細(xì)胞角蛋白8（CK8）的檢出限分別低至2.7 × 10–20 mol/L 和1.9 × 10–20 mol/L， 為膀胱癌的診斷提供了一種有效的方法。設(shè)計(jì)多通道傳感器陣列，制備可便攜、低成本、無(wú)創(chuàng)、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理和分析的集成小型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一組樣本中多個(gè)目標(biāo)分子的檢測(cè)對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域至關(guān)重要[10–12]。為解決器件制備成本較高、器件的重復(fù)使用以及目標(biāo)生物標(biāo)志物的有效去除等難題， 2023 年， Park 等[44]制備了AuNPs 功能化的MoS2 基FET 氣體傳感器件，通過(guò)紫外光照射影響光誘導(dǎo)表面的反應(yīng)，增強(qiáng)了FET 氣體傳感器件的恢復(fù)特性，恢復(fù)時(shí)間僅需數(shù)秒，為二維材料基FET 生化傳感器件的可重復(fù)利用提供了一種解決方案。

2.3 BP基FET生化傳感器件

2014 年， Li 等[27]首次通過(guò)機(jī)械剝離法制備了厚度僅為納米級(jí)的少層BP，并成功制備了基于少層BP的p 型FET 器件，開(kāi)關(guān)比為105，室溫下場(chǎng)效應(yīng)遷移率值高達(dá)0.1 m2/（V·s）。優(yōu)異的FET 特性賦予BP 基FET 生化傳感器件更高的檢測(cè)靈敏度。2015 年， Abbas 等[45]制備了基于BP 納米片的FET 氣體傳感器（圖5A），對(duì)NO2 表現(xiàn)出優(yōu)異的傳感性能（檢出限低至5 μg/L）。同年， Cui 等[46]研究表明， BP 基FET 傳感器件具有超高的氣體吸附密度和層數(shù)依賴的靈敏度。BP 基FET 傳感器件優(yōu)異的性能歸因于BP 材料的帶隙結(jié)構(gòu)和高載流子遷移率；同時(shí)， BP 晶體表面豐富的孤對(duì)電子也為其表面功能化用于檢測(cè)多種目標(biāo)物提供了可能，如檢測(cè)蛋白質(zhì)、核酸和金屬離子等物質(zhì)。然而， BP 的P 原子外層具有1 對(duì)孤對(duì)電子，易被氧分子奪走，造成外層BP 氧化。在水存在的情況下，氧化磷會(huì)迅速與水發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致BP 表面的P—P 鍵斷裂分解，電子和光學(xué)特性迅速退化，阻礙BP 生化傳感器的發(fā)展。2017 年， Guo 等[47]提出采用金屬離子修飾BP 表面從而提高器件的穩(wěn)定性和晶體管性能的方案（圖5B）。通過(guò)陽(yáng)離子-π相互作用將金屬離子自發(fā)吸附在BP 表面，既可提高BP 在空氣中的穩(wěn)定性，又可調(diào)節(jié)BP 基FET 的性質(zhì)。其中，Ag+修飾的BP 基FET 空穴遷移率可從0.08 m2/（V·s）提升至0.16 m2/（V·s），開(kāi)關(guān)比從5.9×104 增大至2.6×106，該研究為BP 基FET 在生化傳感中的應(yīng)用提供了高穩(wěn)定性和高遷移率器件。2018 年，該研究組基于此BP 基FET 器件又成功開(kāi)發(fā)了Ag+檢測(cè)方法[48]，對(duì)溶液中Ag+的檢出限低至10–10 mol/L。同年，Chen 等[49]制備了BP 基FET 傳感器件用于檢測(cè)免疫球蛋白G（圖5C），將AuNPs-抗體偶聯(lián)物修飾在溝道材料BP 表面，提高了器件的靈敏度和選擇性；同時(shí)，利用Al2O3 介質(zhì)層鈍化BP 納米片表面，防止BP 在水溶液中氧化。該器件的檢出限為10 ng/mL， 響應(yīng)時(shí)間為秒級(jí)。該研究顯示了BP 基FET 生物傳感器件在精確和快速診斷疾病方面具有潛在的應(yīng)用前景。Zhou 等[50]制備了基于BP/AuNPs/DTT 混合結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)電子傳感器件用于檢測(cè)水體中As3+的含量。在該復(fù)合結(jié)構(gòu)中， BP 薄膜作為導(dǎo)電溝道，修飾于其表面的AuNPs 作為DTT 探針的錨定位點(diǎn)， DTT 探針對(duì)As3+具有專一性，通過(guò)FET 器件中源漏電流與As3+濃度的變化關(guān)系可實(shí)現(xiàn)水體中As3+的含量檢測(cè)，檢出限為10–9 mol/L，響應(yīng)時(shí)間為1～2 s。2023 年， Chen 等[20]報(bào)道了一種用于檢測(cè)抗生素的BP 基FET 傳感器。采用Ag+配位和三聚氰胺氰尿酸鹽（Elamine cyanurate）超分子鈍化的新型表面修飾方法提高BP 基FET 器件的穩(wěn)定性和晶體管性能。以分子印跡聚合物（MIPs）作為四環(huán)素的檢測(cè)探針，構(gòu)建了具有高靈敏度的BPAg（+）/MC/MIPs 傳感器件，檢出限為7.94×10–9 mol/L，響應(yīng)時(shí)間小于6 s。該研究提出的表面修飾方法對(duì)促進(jìn)基于BP 基傳感平臺(tái)用于水體中目標(biāo)物的化學(xué)和生物傳感研究具有重要價(jià)值。

G、MoS2 和BP 這3 種二維材料在不同的檢測(cè)領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用，相關(guān)總結(jié)見(jiàn)表1。相較于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，基于二維材料FET 的生化傳感器件具有更低的檢出限，更適用于微量物質(zhì)檢測(cè)。

3 結(jié)論與展望

近十余年來(lái)，具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電子特性的新型二維納米材料促進(jìn)了FET 傳感器件在不同傳感領(lǐng)域中的研究和應(yīng)用進(jìn)展。與傳統(tǒng)的色譜、質(zhì)譜和光譜等儀器相比，基于二維納米材料的FET生化傳感器件具有噪聲小、功耗低、免標(biāo)記、易于集成和小型化等優(yōu)點(diǎn)，更適于快速和低濃度的化學(xué)和生物分子檢測(cè)。為了提高器件的選擇性，通常對(duì)器件溝道材料表面進(jìn)行功能化，引入有機(jī)小分子和核酸適配體等具有識(shí)別功能的媒介，以提高器件的特異性。雖然引入功能分子材料可提升器件的選擇性，但阻礙了待分析物對(duì)器件性能的直接影響，在一定程度上限制了器件檢測(cè)靈敏度的提升，并且這些功能材料價(jià)格昂貴，導(dǎo)致制備的器件成本較高。在二維材料基FET 生化傳感器未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，可以通過(guò)選擇合適化學(xué)組成的二維材料，建立有效的待分析物與二維材料表面相互作用關(guān)系，如一些新型的二維材料（表面帶有Tx 基團(tuán)的MXene 材料[51]、多孔結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)框架材料（MOFs）[52]和共價(jià)有機(jī)框架材料（COFs）[53]）因具有可調(diào)控的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的表面官能團(tuán)，為開(kāi)發(fā)免表面功能化、低成本和高靈敏度的FET 檢測(cè)技術(shù)提供了可能。此外，二維材料對(duì)光信息較為敏感，將光信息引入到二維材料基FET 生化傳感器件中，選取合適波段的入射光，并與二維微納FET 器件組成光電晶體管，可增加器件的信號(hào)維度，有望開(kāi)發(fā)出新型的多通道、高靈敏度和高選擇性的FET 生化傳感器。

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