[发明专利]用于生理参数的非侵入式监测的微电子传感器

权利要求书

1.一种用于非侵入式监测患者的至少一个生理参数的微电子传感器，包括至少一个开栅伪导电高电子迁移率晶体管，所述至少一个开栅伪导电高电子迁移率晶体管印制在柔性印刷电路板上并且连接到印制在所述柔性印刷电路板上的其专用电接触线；

其中所述晶体管包括：

(a)多层异质结结构，所述多层异质结结构由氮化镓和氮化铝镓单晶或多晶半导体材料制成，并且沉积在衬底层上或放置在自支撑膜上；所述结构包括至少一个缓冲层和至少一个势垒层，所述层交替堆叠；

(b)导电沟道，所述导电沟道包括二维电子气导电沟道或二维空穴气导电沟道，形成在所述缓冲层与所述势垒层之间的界面处，并且在向所述晶体管施加偏压时，能够分别在所述晶体管中在源极触点与漏极触点之间提供电子或空穴电流；

(c)源极触点和漏极触点，所述源极触点和所述漏极触点连接到所述二维电子气导电沟道或所述二维空穴气导电沟道并且连接到用于将所述晶体管连接到电路的电金属化层；以及

(d)在所述源极触点和所述漏极触点之间的开栅区域；

特征在于，所述异质结结构的顶层在所述开栅区域中的厚度为5-9纳米(nm)，并且所述顶层的表面具有0.2nm或更小的粗糙度，其中在向所述晶体管施加偏压时所述顶层的所述厚度和所述粗糙度的组合产生在所述沟道的常开操作模式和常闭操作模式两者中同时操作所述二维电子气导电沟道或所述二维空穴气导电沟道的量子电子效应，由此使所述晶体管在所述晶体管的常开操作模式和常闭操作模式之间在量子阱中将电流传导通过所述沟道。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述多层异质结结构包括：

A.(i)一个顶部氮化镓层，所述一个顶部氮化镓层在所述晶体管的开栅区域中凹陷至5-9nm的厚度并且具有0.2nm或更小的表面粗糙度，(ii)一个底部氮化镓缓冲层，以及(iii)一个在中间的氮化铝镓势垒层；所述层具有Ga面极性，从而在所述顶部氮化镓层中靠近与所述氮化铝镓势垒层的界面处形成二维空穴气导电沟道；或

B.(i)一个顶部氮化镓层，所述一个顶部氮化镓层在所述晶体管的开栅区域中凹陷至5-9nm的厚度并且具有0.2nm或更小的表面粗糙度，(ii)一个底部氮化镓缓冲层，以及(iii)一个在中间的氮化铝镓势垒层；所述层具有N面极性，从而在所述顶部氮化镓层中靠近与所述氮化铝镓势垒层的界面处形成二维电子气导电沟道；或

C.(i)一个顶部氮化铝镓层，所述一个顶部氮化铝镓层在所述晶体管的开栅区域中凹陷至5-9nm的厚度并且具有0.2nm或更小的表面粗糙度，以及(ii)一个底部氮化镓缓冲层；所述层具有N面极性，从而在所述氮化镓缓冲层中靠近与所述氮化镓势垒层的界面处形成二维空穴气导电沟道。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的传感器，其中所述晶体管的所述源极触点和所述漏极触点是欧姆触点。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的传感器，其中所述晶体管的所述电金属化层电容耦合到所述二维电子气导电沟道或所述二维空穴气导电沟道以感应出位移电流，从而形成非欧姆触点的所述源极触点和所述漏极触点。

5.根据权利要求4所述的传感器，其中所述晶体管还包括沉积在所述多层异质结结构的顶部上的电介质层。

6.根据权利要求5所述的传感器，其中所述开栅区域中的所述晶体管的所述顶层的厚度为6-7nm。

7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述晶体管的所述顶层在所述开栅区域中的厚度为6.2nm至6.4nm。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中所述顶层在所述开栅区域中的表面粗糙度为0.1nm或更小。

9.根据权利要求8所述的传感器，其中所述顶层在所述开栅区域中的表面粗糙度为0.05nm或更小。