Diamond-based ion sensitive field effect devices

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Das Thema des Projektes ist die Entwicklung einer nach dem Feldeffekt-Prinzip arbeitenden ionen-sensitiven Struktur aus CVD-Diamant. In der Struktur ist die Flüssigkeit in direktem Kontakt mit einem leitfähigen bor-dotierten Oberflächenkanal, der mittels Epitaxie auf einer undotierten Diamantschicht aufgewachsen wird. Auf Grund seiner hohen chemischen Stabilität und seines hohen Bandabstandes stellt Diamant ein inertes Elektrodenmaterial dar, so dass keine chemische Barriere zwischen Flüssigkeit und Halbleiter notwendig ist. Die Oberfläche ist H-terminiert und besitzt ein ionen-empfindliches Oberflächenpotential. Eine vom pH-Wert abhängige Verarmung des Oberflächenkanals wurde bereits beobachtet, jedoch sind die Ergebnisse derzeit noch widersprüchlich, und sowohl von der Tendenz als auch vom dynamischen Verhalten der Signalantwort her nicht ausreichend verstanden. Daher konzentriert sich das Projekt auf drei Aspekte: 1. Identifizierung und Charakterisierung der Verarmungsmechanismen des Kanals, 2. Untersuchung der Stabilitätsgrenzen und 3. Entwicklung eines Sensorelementes. Die chemischen Untersuchungen sollen in Kooperation mit dem Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstofforschung Ulm und biomedizinische Anwendungen mit der Sektion Polymere der Universität Ulm durchgeführt werden.