|
|
Biosensors based on functionalized graphene
Pavlásková, Lucie ; Skládal, Petr (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
In this work, a graphene field-effect transistor (GFET) was demonstrated as a sensing platform for glucose detection. The linker molecule pyrenebutanoic acid succinimidyl ester (PSE) and enzyme glucose oxidase (GOx) were successfully employed to functionalize the graphene channel in FET. The GOx enzyme was immobilized on the channel for glucose detection as it induces a selective catalytic glucose reaction. The functionalization process was characterized by Raman spectroscopy and Atomic force microscopy (AFM). The fabricated graphene-based biosensors enabled the electrical detection of glucose in two different setups. In the FET setup, through the Dirac point shift in the charge transfer characteristics, as well as in the setup for continuous real-time monitoring, through the resistance change of graphene channel. This study indicates that graphene holds great promise for the development of nanoelectronic biosensors including glucose level monitoring applications.
|
|
|
Metody přenosu grafenu vedoucí k vysoké kvalitě grafenových polem řízených tranzistorů
Tesař, Jan ; Kormoš, Lukáš (oponent) ; Procházka, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá vlivem různých metod přenosu grafenu na jeho kvalitu. Grafen byl vyroben pomocí metody chemické depozice z plynné fáze (Chemical Vapor Deposition -- CVD). Charakterizace kvality následně přeneseného grafenu je založena na měření pohyblivosti nosičů náboje, které probíhalo na polem řízených tranzistorech vyrobených přenesením grafenové vrstvy na křemíkový substrát s vrstvou SiO$_2$. Metody přenosu, které jsou v této práci porovnávány, jsou chemické leptání a elektrolytická delaminace. Výsledky měření ukázaly, že grafenové vrstvy přenesené elektrolytickou delaminací vykazují přibližně čtyřikrát vyšší pohyblivost nosičů náboje, než ty, které byly přeneseny pomocí metody chemického leptání.
|
|
|
Příprava grafenu a výzkum jeho fyzikálních vlastností
Procházka, Pavel ; Rezek, Bohuslav (oponent) ; Kalbáč,, Martin (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
Tato dizertační práce je zaměřena na výrobu grafenových vrstev metodou chemické depozice z plynné fáze (Chemical Vapor Deposition – CVD) a jejich využití při výrobě a charakterizaci vlastností polem řízených tranzistorů. Teoretická část práce se převážně zabývá různými způsoby výroby grafenových vrstev a měřením jejich transportních vlastností. V experimentální části je nejdříve zkoumán růst polykrystalické struktury grafenu a jednotlivých grafenových zrn o velikosti až 300 m. Dále byl proveden růst grafenu na atomárně hladkých měděných substrátech, které byly vyrobeny za účelem zvýšení kvality grafenu. Následně byly z vytvořených vrstev vyrobeny polem řízené tranzistory a měřeny jejich transportní vlastnosti. Poslední dvě kapitoly se zabývají dopováním grafenu galliovými atomy a rentgenovým zářením. Zatímco během depozice galliových atomů na povrch grafenu dochází k jeho dopování vlivem přenosu náboje z gallia, ozáření grafenového polem řízeného tranzistoru rentgenovým svazkem vyvolává v dielektrické vrstvě ionizaci kladně nabitých defektů, které elektrostaticky grafenovou vrstvu dopují.
|
|
|
Detection of DNA/RNA fragments using graphene sensor and influence of upper electrolytic gate
Herzánová, Kristína ; Konečný, Martin (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
Graphene's unique properties, such as biocompatibility, high charge carrier mobility and surface sensitivity, make it a suitable material for biosensing devices. This thesis aims to describe and demonstrate such sensors and the measurements performed to detect fragments of DNA, specifically cytosine-based substances. The graphene is employed in field-effect transistors as the conductive sensing channel. The doping of graphene induced by adsorbed molecules on the channel causes changes in graphene's transport properties. These changes are reflected in electronic response measurements: real-time measurements of graphene sheet resistance responding to the addition of different solutions and dependency of the resistance on the continual change of gate voltage. The latter can be performed either in the back-gated or electrolytic top-gated configuration of the FET sensor. The difference between the two configurations is observed, as well as the effect of the distance between graphene and top-gate electrode on the sensor response. The output of these measurements are transfer curves exhibiting typical peaks indicating the charge neutrality point (Dirac point) of graphene. Different concentrations of the analyte solution results in different shift of the Dirac point voltage, quantifying the doping level.
|
|
|
Development and fabrication of graphene Hall probes
Supalová, Linda ; Červenka, Jiří (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
Advances in engineering and technology have created a demand for stable magnetic field detectors that are able to operate over a wide range of temperatures. At present, sensors based on the Hall effect and giant magnetoresistance effect are the most commonly used devices for real-time non-invasive measurement of both static and dynamic magnetic fields. Example applications of Hall effect-based devices include linear magnetic field sensors, gyrators, speed and directional sensors, electrical compasses, and current sensors, in areas ranging from manufacturing, automotive and aerospace to communication systems. However, currently used materials in Hall probes (mainly III-V semiconductors such as InSb or GaAs) struggle with temperature stability. In this study, we address the fabrication of Hall probes based on graphene and their testing at elevated temperatures. We successfully produce graphene Hall probes in a field effect transistor (FET) arrangement using standard fabrication techniques such as lithography and thin layer deposition. The choice of \acs{FET} architecture allows us to take full advantage of the outstanding electronic properties of graphene during testing of the Hall probes from room temperature up to 200°C. Our results reveal that increasing temperature does not cause significant degradation in the performance of graphene Hall probes even at temperatures above 150°C. This work paves the way for future investigations into the behaviour of graphene Hall probes at elevated temperatures, focusing on understanding the external factors that influence and impact the performance of the sensor in ambient conditions.
|
|
|
Grafenový biosenzor dopaminu a vliv hradel
Krajíčková, Kateřina ; Šimšíková, Michaela (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zaměřuje na zkoumání interakce biochemických látek (roztoků dopaminu) s grafenem pomocí senzoru založených na polem řízeném tranzistoru (FET). Grafen má jedinečné vlastnosti, včetně biokompatibility, vysoké mobility nosičů náboje a povrchové citlivosti, což ho činí ideálním materiálem pro biosenzory. V těchto senzorech je grafen využíván v FET jako vodivý kanál citlivý na povrchové změny. Použitím senzoru s FET uspořádáním je možné experimentálně stanovit dopování grafenu způsobené adsorbovanými atomy nebo molekulami prostřednictvím pozorování posunu polohy Diracova bodu. Měření lze provádět pomocí konfigurace s dolním hradlem nebo elektrolytické konfigurace s horním hradlem FET senzoru a tato práce zkoumá rozdíly mezi těmito dvěma uspořádáními. Dále se zkoumá vliv vzdálenosti mezi grafenem a elektrodou horního hradla na odezvu senzoru. Výsledky těchto měření jsou vyjádřeny pomocí přenosových křivek, které vykazují charakteristické vrcholy indikující stav grafenu s rovnovážným stavem náboje grafenu, známé jako Diracův bod.
|
|
|
Detection of DNA/RNA fragments using graphene sensor and influence of upper electrolytic gate
Herzánová, Kristína ; Konečný, Martin (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
Graphene's unique properties, such as biocompatibility, high charge carrier mobility and surface sensitivity, make it a suitable material for biosensing devices. This thesis aims to describe and demonstrate such sensors and the measurements performed to detect fragments of DNA, specifically cytosine-based substances. The graphene is employed in field-effect transistors as the conductive sensing channel. The doping of graphene induced by adsorbed molecules on the channel causes changes in graphene's transport properties. These changes are reflected in electronic response measurements: real-time measurements of graphene sheet resistance responding to the addition of different solutions and dependency of the resistance on the continual change of gate voltage. The latter can be performed either in the back-gated or electrolytic top-gated configuration of the FET sensor. The difference between the two configurations is observed, as well as the effect of the distance between graphene and top-gate electrode on the sensor response. The output of these measurements are transfer curves exhibiting typical peaks indicating the charge neutrality point (Dirac point) of graphene. Different concentrations of the analyte solution results in different shift of the Dirac point voltage, quantifying the doping level.
|
|
|
Biosensors based on functionalized graphene
Pavlásková, Lucie ; Skládal, Petr (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
In this work, a graphene field-effect transistor (GFET) was demonstrated as a sensing platform for glucose detection. The linker molecule pyrenebutanoic acid succinimidyl ester (PSE) and enzyme glucose oxidase (GOx) were successfully employed to functionalize the graphene channel in FET. The GOx enzyme was immobilized on the channel for glucose detection as it induces a selective catalytic glucose reaction. The functionalization process was characterized by Raman spectroscopy and Atomic force microscopy (AFM). The fabricated graphene-based biosensors enabled the electrical detection of glucose in two different setups. In the FET setup, through the Dirac point shift in the charge transfer characteristics, as well as in the setup for continuous real-time monitoring, through the resistance change of graphene channel. This study indicates that graphene holds great promise for the development of nanoelectronic biosensors including glucose level monitoring applications.
|
|
|
Metody přenosu grafenu vedoucí k vysoké kvalitě grafenových polem řízených tranzistorů
Tesař, Jan ; Kormoš, Lukáš (oponent) ; Procházka, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá vlivem různých metod přenosu grafenu na jeho kvalitu. Grafen byl vyroben pomocí metody chemické depozice z plynné fáze (Chemical Vapor Deposition -- CVD). Charakterizace kvality následně přeneseného grafenu je založena na měření pohyblivosti nosičů náboje, které probíhalo na polem řízených tranzistorech vyrobených přenesením grafenové vrstvy na křemíkový substrát s vrstvou SiO$_2$. Metody přenosu, které jsou v této práci porovnávány, jsou chemické leptání a elektrolytická delaminace. Výsledky měření ukázaly, že grafenové vrstvy přenesené elektrolytickou delaminací vykazují přibližně čtyřikrát vyšší pohyblivost nosičů náboje, než ty, které byly přeneseny pomocí metody chemického leptání.
|
|
|
Příprava grafenu a výzkum jeho fyzikálních vlastností
Procházka, Pavel ; Rezek, Bohuslav (oponent) ; Kalbáč,, Martin (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
Tato dizertační práce je zaměřena na výrobu grafenových vrstev metodou chemické depozice z plynné fáze (Chemical Vapor Deposition – CVD) a jejich využití při výrobě a charakterizaci vlastností polem řízených tranzistorů. Teoretická část práce se převážně zabývá různými způsoby výroby grafenových vrstev a měřením jejich transportních vlastností. V experimentální části je nejdříve zkoumán růst polykrystalické struktury grafenu a jednotlivých grafenových zrn o velikosti až 300 m. Dále byl proveden růst grafenu na atomárně hladkých měděných substrátech, které byly vyrobeny za účelem zvýšení kvality grafenu. Následně byly z vytvořených vrstev vyrobeny polem řízené tranzistory a měřeny jejich transportní vlastnosti. Poslední dvě kapitoly se zabývají dopováním grafenu galliovými atomy a rentgenovým zářením. Zatímco během depozice galliových atomů na povrch grafenu dochází k jeho dopování vlivem přenosu náboje z gallia, ozáření grafenového polem řízeného tranzistoru rentgenovým svazkem vyvolává v dielektrické vrstvě ionizaci kladně nabitých defektů, které elektrostaticky grafenovou vrstvu dopují.
|
host ::
RSS.