Patent ES-2847890-T3 (ES)
Title: Sensor de RFID de ondas acústicas superficiales para la detección química y diagnósticos (bio)moleculares
Inventor: RAM AYAL
IPC: H01L27/20
Filed: 2017-07-10
Granted: 2021-08-04
Abstract: Chip sensor de identificación de radiofrecuencias (RFID) de onda acústica de superficie (SAW), que comprende: (a) un sustrato piezoeléctrico (103), en el que dicho sustrato comprende: una capa piezoeléctrica, y una estructura de heterounión multicapa realizada en capas semiconductoras monocristalinas o policristalinas de grupo III-V, depositadas sobre dicha capa piezoeléctrica y que comprende al menos una capa amortiguadora y al menos una capa de barrera, en el que dichas capas se encuentran apiladas alternadamente, (b) al menos un par de transductores interdigitados metálicos (IDT) (100) montados en dicho sustrato piezoeléctrico (103), para la recepción de una señal de entrada de radiofrecuencia (RF), la transducción de dicha señal de entrada a una onda acústica de superficie (SAW), la propagación de dicha onda acústica de superficie por una superficie de dicho sustrato piezoeléctrico (103) y la transducción de dicha onda acústica de superficie propagada a una señal RF de salida, (c) al menos una estructura bidimensional de gas de electrones (2DEG) o de gas de huecos (2DHG) de vaciamiento o de acumulación (101) depositada sobre dicho sustrato piezoeléctrico para la formación de un canal conductor de 2DEG o 2DHG de vaciamiento o de acumulación en dicha estructura de heterounión multicapa en la interfaz entre dicha capa amortiguadora y dicha capa de barrera, (d) por lo menos una estructura de gas bidimensional de electrones (2DEG) o de gas de huecos ( 2DHG) pseudoconductora (102) depositada sobre dicho sustrato piezoeléctrico (103) para la formación de un canal de 2DEG o 2DHG pseudoconductor en dicha estructura de heterounión en la interfaz entre dicha capa amortiguadora y dicha capa de barrera, (e) por lo menos una capa (bio)molecular (104) inmovilizada sobre dicho sustrato piezoeléctrico (103) dentro del camino de la SAW en propagación y capaz de unión o adsorción de compuestos químicos diana (analitos) o (bio)moléculas del medio, y (f) metalizaciones eléctricas acopladas capacitivamente con dichos IDT (100), a dichas estructuras de 2DEG o 2DHG de vaciamiento o de acumulación (101) y con dichas estructuras de 2DEG o 2DHG pseudoconductoras (102) para la inducción de corrientes de desplazamiento, creando de esta manera contactos no óhmicos de fuente y drenaje, para la conexión de dicho chip sensor con un circuito eléctrico, en el que: (i) dichos materiales semiconductores monocristalinos o policristalinos de grupo III-V son GaN/AlGaN, y (ii) dicha estructura de 2DEG o 2DHG pseudoconductora (102) es una estructura semiconductora formada sobre dicho sustrato piezoeléctrico (103) mediante rebajado o recrecimiento de una capa superior de dicha estructura de heterounión multicapa hasta un grosor de 5 a 9 nm con una rugosidad superficial de la capa superior rebajada o recrecida de 0,2 nm o inferior, formando de esta manera el canal de 2DEG o 2DHG pseudoconductor capaz de conducir corriente eléctrica en el rango de corriente entre los modos de funcionamiento de vaciamiento y de acumulación del canal, en el que: (a) dicha estructura contiene una capa amortiguadora de GaN en el fondo y una capa de barrera de AlGaN en la parte superior, dichas capas presentan polaridad de cara de N, formando de esta manera un canal conductor de gas bidimensional de huecos (2DHG) en la capa amortiguadora de GaN, próxima a la interfaz con dicha capa de barrera de AlGaN, presentando dicha capa de barrera de AlGaN (i) un grosor de 5 a 9 nanómetros (nm), correspondiente al rango de corriente pseudoconductor entre el modo de funcionamiento de vaciamiento y el modo de acumulación del canal de 2DEG formado, y (ii) rugosidad superficial de 0,2 nm o inferior, o (b) dicha estructura es de tipo sándwich que contiene una capa amortiguadora de GaN en la parte superior, una capa amortiguadora de GaN en el fondo y una capa de barrera de AlGaN entre ellas, dichas capas presentan polaridad de cara de N, formando de esta manera un canal conductor de gas bidimensional de electrones (2DEG) en la capa de GaN superior, próxima a la interfaz con dicha capa de barrera de AlGaN, en la que dicha capa amortiguadora de GaN superior presenta (i) un grosor de 5 a 9 nanómetros (nm) correspondiente al rango de corriente pseudoconductor entre el modo de funcionamiento de vaciamiento y de acumulación del canal de 2DEG formado, y (ii) rugosidad superficial de 0,2 nm o inferior, o (c) dicha estructura es de tipo sándwich que contiene una capa amortiguadora de GaN en la parte superior, una capa amortiguadora de GaN en el fondo y una capa de barrera de AlGaN entre ellas, en la que dichas capas presentan polaridad de cara de Ga, formando de esta manera un canal conductor de gas bidimensional de huecos (2DHG) en la capa superior de GaN, próxima a la interfaz con dicha capa de barrera de AlGaN, en el que dicha capa amortiguadora superior de GaN presenta (i) un grosor de 5 a 9 nanómetros (nm), que corresponde al rango de corriente pseudoconductor entre el modo de funcionamiento de vaciamiento y de acumulación del canal de 2DHG formado, y (ii) rugosidad superficial de 0,2 nm o inferior.