Développement des transistors chimiques à effet de champ ChemFET
Développement de microcapteurs chimiques à effet de champ pour la détection enzymatique

À l'initiative de P. Bergveld dans les années 1970, le transistor MOSFET a été adapté à la détection en phase liquide, aboutissant à la notion de transistor chimique à effet de champ ChemFET (chemical field effect transistor ) ou transistor ionosensible à effet de champ ISFET (ion-sensitive field effect transistor ) .

Pour ce faire, l'électrode métallique de grille (G ) est remplacée par un isolant ionosensible et la polarisation électrique de grille est effectuée au travers d'un électrolyte via une électrode de référence (figure 1). Par analogie avec le principe de fonctionnement du transistor MOSFET , la modulation électrostatique de la densité de charges dans le canal semi-conducteur entre les contacts de drain (D ) et de source (S ) s'effectue par l'intermédiaire de la jonction référence/électrolyte/isolant/semi-conducteur (REIS) présente en lieu et place de grille métal/oxyde/semi-conducteur (MOS). Ainsi, le piégeage de charges (généralement issues d'ions de la solution) sur l'isolant ionosensible est responsable de l'apparition d'un potentiel ψ ₀ au niveau de la jonction électrolyte/isolant. Comme par définition, le potentiel appliqué par l'électrode de référence au niveau de l'électrolyte est constant (généralement fixé à zéro pour éviter toute interférence électrochimique potentielle), la caractérisation électrique du microdispositif ChemFET permettra la mesure de ce potentiel électrochimique ψ ₀ caractéristique de l'électrolyte. Au total, il sera donc possible de remonter à la composition ionique de la solution analysée via une mesure potentiométrique.