흑린 과도 FET (생체흡수성, YYACAYY 게이트)

완전 생체흡수성 탑-게이트 전계효과 트랜지스터 (paper_120, Song et al., ACS Appl. Mater. Interfaces (2018)): black-phosphorus 채널, 어닐링되지 않은 YYACAYY-peptide 게이트 유전체 (k = 6.5, 400 nm), 그리고 Mo 전극으로 구성된 — 최초의 고이동도 과도 FET.

구조

SiO₂/Si 위의 탑-게이트 구조. Mo 소스/드레인 (30 nm). 유전체 = 400 nm 스핀코팅된 YYACAYY (4 wt%/TFA), PBS에서 < 3 min 내에 용해됨.

성능 (see field-effect-transistor-performance)

• 전계효과 정공 이동도 141.5 cm² V⁻¹ s⁻¹ (일반값, V_d = −0.1 V); 최고 소자 468.4 cm² V⁻¹ s⁻¹, 온-전류 4.07 mA mm⁻¹, 온/오프 비 ~1200 (see Song et al., ACS Appl. Mater. Interfaces (2018), p. 4, Fig. 2b, Fig. S₄).
• 기존 과도 반도체 채널 소재를 ~100–500× 초과하는 수준.

과도성 및 패시베이션

• 패시베이션 없이는 수분 침지 후 20 s 이내에 동작 중단 (YYACAYY의 빠른 용해로 인한 게이트 누설).
• SiO₂ (850 nm) + 결정화 실크 (370 nm) 이중층 패시베이션을 적용하면 안정적 동작이 8 min까지 연장됨 (Fig. 2c–d).
• 37 °C DI water 환경에서 36 h 이내에 소자 완전 소멸 (Fig. 3).

어닐링된 펩타이드 FET과의 차이점

annealed-peptide-FET (paper_092)와의 비교: 해당 연구에서 YYACAYY는 탄화된 반도체 활성층으로 사용되었으나, 본 소자에서 YYACAYY는 게이트 유전체이며 채널은 BP — 이동도에서 근본적인 차이를 보임 (468 vs 4.9 × 10⁻⁵ cm² V⁻¹ s⁻¹). 두 소자 모두 동일한 Nam–Kwon (SNU MSE / Yonsei) 공동연구에서 개발된 생분해성 FET임; see peptide-bioelectronics.