近十年来，POCT（Point of Care Testing）和生物分析的检测得到了广泛的研究和关注。最近几年，用于检测生物分子的电子传感器已成为生物领域研究的重点，具有高击穿电压和高电子迁移率的HEMT技术逐渐被用于生物传感器件研发中。
AlGaN/GaN HEMT传感器
AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管 (High electron mobility transistor，HEMT)传感器是基于第三代半导体材料GaN制作的，AlGaN/GaN异质结是GaN基材料的主要优势之一。
AlGaN/GaN HEMT材料优势
AlGaN/GaN HEMT材料具有优异的物理化学特性和较好的生物相容性，可以进行原位检测，并且因其检测灵敏度高、可集成、设备配置简单等特点而备受生物传感领域的青睐。
相对于SiC材料而言，AlGaN/GaN的异质结具有更高的击穿场强与饱和电子速度，并且AlGaN/GaN HEMT中的电离杂质散射较少使得它具有更高的电子迁移率。
同时，传统硅基电子器件一般都不适合在高温、高压或者腐蚀性的环境中工作，而AlGaN/GaN HEMT器件因为其独特的耐化学性，以及可以在高温下工作的性质使它成为硅基器件的有利替代者。
此外，正因为AlGaN/GaN材料具有很高的耐化学腐蚀性，所以它在像细胞介质这类的侵蚀性液体中具有很高的化学稳定性，且此类材料具有很高的生物相容性，在无栅结构的AlGaN/GaN生物传感器的栅区可以用来培养活的细胞进行生理监测，因此AlGaN/GaN HEMT在生物传感器的制造方向上展现出很大的潜力。
GaN HEMT器件类型
HEMT 是电压控制器件，栅极电压 Vg 可控制异质结势阱的深度，则可控制势阱中二维电子气（2DEG）的面密度，从而控制着器件的工作电流。一般情况下，GaN HEMT可分为耗尽型GaN HEMT 和增强型 GaN HEMT。
在 GaN HEMT 器件中，由于 AlGaN 和 GaN 两个界面的晶体极性，会形成一层二维电子气，作为源极和漏极之间的沟道，如图 1 所示，在这种情况下，GaN器件是常开的，也就是所谓的耗尽型 GaN HEMT。
增强型 GaN HEMT 则是通过工艺结构来转换阈值电压极性，如图 2 所示，通过刻蚀掉栅极下面的 AlGaN层构造出嵌入式结构，提高阈值电压。
图1 耗尽型 GaN HEMT
图2 增强型 GaN HEMT
柏医HEMT技术生物传感器解决方案
在2024年浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划项目支持下，柏医基于在HEMT领域的技术积累，联合浙江理工大学正在研发一款“试条型”人体代谢指标多参检测系统，依托HEMT生物传感技术，结合微流控、无线无源芯片技术形成以手机即仪器的低成本的微量样本多指标检测平台，项目成果可应用于代谢性疾病的精准诊断领域，促进慢病管理技术的发展。
参考文献：
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