[发明专利]用于化学检测和(生物)分子诊断的表面声波RFID传感器

摘要

本发明描述了基于表面声波(SAW)换能器和二维电子气(2DEG)或二维空穴气(2DHG)导电结构的组合的射频识别(RFID)传感器的实施方案，及其在化学检测和(生物)分子诊断中的用途。SAW RFID传感器芯片包含在其上沉积多层异质结结构的压电衬底。所述异质结结构包括至少两层即缓冲层和阻挡层，其中两层均由III‑V单晶或多晶半导体材料诸如Ga N/Al Ga N生长。转换SAW的叉指换能器(IDT)安装在所述阻挡层的顶部。2DEG或2DHG导电沟道形成在所述缓冲层和所述阻挡层之间的界面处，并且在连接到所形成的沟道的非欧姆(电容耦合)源极和漏极接触之间的系统中提供电子或空穴电流。

主权项

1.一种表面声波(SAW)射频识别(RFID)传感器芯片，其包括：压电衬底，所述衬底包括压电层和多层异质结结构，所述结构由III‑V单晶或多晶半导体层制成、沉积在所述压电层上并且包括至少一个缓冲层和至少一个阻挡层，所述层交替堆叠；至少一对安装在所述压电衬底上的金属叉指换能器(IDT)，用于接收射频(RF)输入信号、将所述输入信号转换成表面声波(SAW)、沿着所述压电衬底的表面传播所述表面声波并将所述传播的表面声波转换成输出RF信号；沉积在所述压电衬底上的至少一个常开或常闭二维电子气(2DEG)或二维空穴气(2DHG)结构，用于在所述缓冲层和所述阻挡层之间的界面处的所述多层异质结结构中形成常开或常闭2DEG或2DHG导电沟道；沉积在所述压电衬底上的至少一个伪导电二维电子气(2DEG)或二维空穴气(2DHG)结构，用于在所述缓冲层和所述阻挡层之间的所述界面处的所述异质结结构中形成伪导电2DEG或2DHG沟道；至少一个(生物)分子层，其固定在传播SAW路径内的所述压电衬底上，并且能够从环境结合或吸附目标(分析物)化合物或(生物)分子；以及电容耦合到所述IDT、耦合到所述常开或常闭2DEG或2DHG结构并且耦合到所述伪导电2DEG或2DHG结构的电金属化层，用于感应位移电流，从而产生非欧姆源极和漏极接触，用于将所述传感器芯片连接到电路。