I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   2 A p r il   201 9 ,   p p .   9 2 6 ~9 3 3   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 2 . pp 926 - 9 3 3          926       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   C o m pr ehensiv e i dentif i ca tion o se nsitiv e and sta ble   ISFET   sens ing  lay er high - k  ga te  ba sed  on  I SFET /elec troly te  m o dels       Ah m ed  M .   Dina r 1 , A . S .   M o h Z a in 2 ,   F.   Sa lehud din 3   2, 3 F a c u lt y   o f   El e c tro n ics   a n d   C o m p u ter E n g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a lay sia   M e lak a   (U T e M ),   M a la y sia   1 C o m p u ter E n g in e e rin g ,   U n iv e rsity   o f   T e c h n o lo g y ,   Ba g h d a d ,   Ira q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 9 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Sep   12 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   No v   8 ,   2 0 1 8       T h e   IS F ET   se n sin g   m e m b ra n e   is  in   d irec c o n tac w it h   t h e   e lec tro ly te   so lu ti o n ,   d e term in in g   th e   sta rti n g   se n siti v it y   o f   th e s e   d e v ice s.  S iO2   g a te   d iele c tri c   sh o w a   lo w   r e sp o n se   se n siti v it y   a n d   p o o sta b il i ty .   T h is  p a p e p ro p o se a   c o m p re h e n siv e   id e n ti f ica ti o n   o f   d i ff e re n h ig h - k   m a ter ials  w h ich   c a n   b e   u se d   f o th is  p u r p o se ,   r a th e th a n   S iO2 .   T h e   G o u y - Ch a p m a n   a n d   G o u y - Ch a p m a n - S tern   m o d e ls  we re   c o m b in e d   w it h   th e   S it e - b i n d in g   m o d e l,   b a se d   o n   su rf a c e   p o ten ti a se n siti v it y ,   to   a c h iev e   th e   w o rk   o b jec ti v e s.    F iv e   m a teria ls,   n a m e l y   A l2 O3 ,   T a 2 O5 ,   Hf o 2 ,   Zro 2   a n d   S N2 O 3 ,   w h ich   a re   c o m m o n l y   c o n sid e re d   f o m icro - e lec tro n ic   a p p li c a ti o n s,  w e re   c o m p a re d .   T h is  stu d y   h a s   id e n ti f ied   th a T a 2 O5   h a v e   a   h ig h   su rf a c e   p o ten ti a re sp o n se   a a ro u n d   5 9 m V / p H,  a n d   a lso   e x h ib it s   h ig h   sta b il i ty   in   d if f e re n e lec tro ly t e   c o n c e n tratio n s.  T h e   m o d e ls  u se d   h a v e   b e e n   v a li d a ted   w it h   re a e x p e rim e n ta d a ta,  w h ich   a c h iev e d   e x c e ll e n a g re e m e n t.   T h e   in sig h ts  g a in e d   f ro m   th is  stu d y   m a y   b e   o f   a ss istan c e   to   d e t e r m in e   th e   su it a b il it y   o f   d iff e re n t   m a t e rials   b e f o re   p ro g re ss in g   to   e x p e n siv e   re a IS F ET   f a b rica ti o n .   K ey w o r d s :   Hig h - k   m ater ial   I SF E T     I SF E T /elec tr o ly te  m o d el s   p s en s i tiv it y     Su r f ac s tab ilit y     Co p y rig h ©   2 0 1 9   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ah m ed   M.   Din ar   Facu lt y   o f   E lectr o n ics an d   C o m p u ter   E n g i n ee r i n g ,     Un i v er s iti  T ek n ik al  Ma la y s ia  Me lak ( UT eM ) ,   Han g   T u ah   J a y a,   7 6 1 0 0   Du r ian   T u n g g al,   Me la k a,   Ma la y s ia.     E m ail: a ea lz u b y d i @ g m ai l.c o m         1.   I NT RO D UCT I O N   T h er h as  b ee n   tr e m e n d o u s   co n v er g e n ce   i n   th e   las d e ca d in   c h e m ical   s e n s i n g   ap p licatio n s ,     w it h   C MO S - b ased   m icr o - tec h n o lo g y   p la y i n g   cr u cial  r o le  i n   th is   f ield .   T h is   h a s   b ee n   e n a b led   b y   t h u s o f   s o lid - s ta te  s e n s o r s   t h at  ca n   b i m p le m en ted   i n   p lan ar   f o r m ,   an d   m an u f ac t u r ed   u s i n g   C MO tec h n o lo g y   to   m o n o lit h icall y   i n te g r ated   o n   a   s in g le  c h ip .   T h i s   tech n o lo g y   n o w   p r o v id es a n   o p p o r tu n i t y   f o r   ch e m ical  s en s i n g   p latf o r m s   to   lev er a g s e m ico n d u cto r   tech n o lo g y   t h at   m a y   o f f er   ad v a n tag e s   s u ch   as  s ca lab ilit y ,   m i n iat u r is atio n ,   f ab r icatio n ,   a n d   in teg r atio n   w it h   in tel lig e n in s tr u m e n tatio n .   I SF E T   s en s o r s   ar th e   m o s t   p r o m i s in g ,   a n d   m a y   s ati s f y   a l th ese  o p p o r tu n ities .   T h es s en tial  p r o p er ty   o f   I SF E T s   is   s ca lab ilit y   w it h   t h d ev elo p in g   s e m ico n d u cto r   f a b r icatio n .   T h is   p r o p er ty   p r o v id es  co n tin u o u s   tr en d   o f   s e n s o r   m i n i m i s atio n ,   w it h   r es u lti n g   ad v an tag e s   f o r   b io ch e m ica test s ,   e. g .   f ast  r esp o n s an d   t h s m all   v o lu m o f   a n al y t e     s o lu tio n   r eq u ir ed .   Du to   its   p r o m is i n g   ap p licatio n   in   b io lo g ical,   b io ch e m ica an d   m ed ical  d etec t io n   [ 1 ] - [ 5 ] . ,   I SF E T   h as   r ec eiv ed   m u ch   i n ter est   s i n ce   it   w as   f ir s t   r ep o r ted   b y   B er g v eld   in   1 9 7 2   [ 6 ] .   P a r ticu lar l y ,   m u c h   e f f o r h a s   b ee n   m ad to   in v esti g ate  p s en s iti v I SF E T s   w it h   s tu d ies   o n   d ev ice  s tr u ct u r es  a n d   p H - s en s in g   m e m b r a n es   ai m ed   at  i m p r o v i n g   t h s e n s iti v it y   a n d   s tab ilit y   o f   I SF E T s   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   I is   w ell  k n o w n   t h at  t h g ate  d ielec tr ic  is   in   d ir ec co n tac w it h   t h elec tr o ly te  s o l u tio n ,   w h ic h   d eter m i n es  t h s tar ti n g   s e n s iti v it y   o f   th e s d ev ices.  As   th SiO2   g ate  d ielec tr ic   s h o w s   lo w   r e s p o n s s e n s iti v it y   an d   p o o r   s tab ilit y ,   o t h er   i n o r g an i m ater ial s   s u c h   as   A l2 O3   [7 ] ,   [ 8 ] ,   Si3 N4   [ 6 ] ,   [ 9 ] T a2 O 5   [ 1 1 ] [ 9 ] ,   Hf O2   [ 1 2 ] - [ 1 5 ]   an d   Z r O2   [ 1 2 ] - [ 1 4 ]   w it h   t h eir   en h an ce d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       C o mp r eh en s ive  id en tifi ca tio n   o f sen s itive  a n d   s ta b le  i s fet  s en s in g   la ye r   h ig h - g a te…   ( A h med   M.  Din a r )   927   s tab ilit y   a n d   s e n s iti v it y   h av e   also   b ee n   in v es tig a ted .   Mo r eo v er ,   t h d r ain - s o u r ce   v o ltag e   o f   a n   I S FET   b ased   o n   MO SF E T   s tr u ct u r also   af f ec ts   io n ic  ch ar g es  w i th   h o r izo n tal  elec tr ic  f ield   i n   t h elec tr o l y te  s o l u tio n ,   r esu lti n g   in   n o n - u n if o r m   c h a r g d is tr ib u tio n   at  t h elec tr o ly te - in s u lato r   in ter f ac e.   T h o p er atin g   m ec h a n i s m   o f   p H - s e n s iti v I SF E T   is   t h ch a n g e   o f   p o ten tial   b et w ee n   t h elec tr o l y te  s o lu tio n   a n d   th e   g ate   d ielec tr ic  s u r f ac e,   t h u s   lead i n g   to   a n   i n cr ea s ed   o r   d ec r ea s ed   o u tp u c u r r en b y   t h I S FET .   Mo r eo v er ,   u s i n g   o f   Do u b le   Gate   MO S FET s   b y   p r o v t h I SF E T   in cr ea s t h s u b t h r es h o ld   s w in g   i n   ca s o f   d i f f er e n to p   an d   b o tto m   g ate   o x id th ic k n e s s e s   [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] .   Un til   n o w ,   d i f f er e n t   m o d els   an d   ad ap tatio n s   o f   m o d els  h av b ee n   u s ed   to   m o d el   th e   p H - ch a n g s en s iti v it y   i n   I SF E T s ,   th d ev elo p m e n o f   s u r f ac p o ten tial  in   th ar ea ,   a n d   in   t h f u r t h er   co u r s o f   a   Hel m h o ltz  d o u b le   la y er   ( D L ) .   L o u i s   Geo r g es  Go u y   i n   1 9 1 0 ,   an d   Dav id   L eo n ar d   C h a p m an   i n   1 9 1 3 ,     to g eth er   n o ticed   th a ca p ac itan ce   w a s   n o co n s ta n t,  b u d ep en d ed   o n   th ap p lied   p o t en tial  an d   th io n ic   co n ce n tr atio n .   T h Go u y - C h a p m a n   m o d el  m ad a n   i m p o r t an co n tr ib u tio n   b y   p r o p o s in g   d if f u s m o d el  o f   th D L .   I n   t h is   m o d el,   t h ch ar g e   d is tr ib u t io n   o f   io n s   as   f u n ct io n   o f   d is ta n ce   f r o m   t h m etal  s u r f ac allo ws   Ma x w ell B o ltz m a n n   s tati s tics   to   b ap p lied ”.   T h u s ,   th elec t r ic  p o ten tial  d ec r ea s es  ex p o n en tiall y   at  d is ta n ce s   f u r t h er   a w a y   f r o m   t h s u r f ac o f   th e   f lu id   b u lk .   Ho w e v er ,   t h Go u y - C h ap m a n   m o d el  f ail s   f o r   h i g h l y   ch ar g ed   DL s .   I n   1 9 2 4 ,   Otto   Ster n   s u g g es ted   co m b i n i n g   t h Hel m h o ltz  m o d el  w ith   t h Go u y - C h ap m a n   m o d el:     I n   Ster n ' s   m o d el,   s o m io n s   a d h er to   th elec tr o d as  s u g g ested   b y   Hel m h o l tz,   g i v in g   an   in ter n al  Ster n   la y er ,   w h ile   s o m e   f o r m   a   Go u y - C h ap m a n   d i f f u s la y er .   Fi g u r 1   d e m o n s tr ates   s c h e m a tic   r ep r esen tatio n s   o f   elec tr ical  d o u b le  la y er   s tr u ct u r es  d escr ib in g   ( a)   t h Hel m h o ltz  m o d el,   ( b )   th Go u y C h ap m an   m o d el  a n d   ( c)   th Go u y C h ap m a n Ster n   m o d el.           Fig u r 1 .   I SF E T   DL s   m o d el s   [ 16]       I n   th is   p ap er ,   w p r esen t   co m p r e h en s iv e   id en ti f ica tio n   o f   h ig h   p H - s e n s itiv it y   in s u l ato r   la y er   m ater ial  ( Ster n   L a y er )   b ased   o n   s u r f ac p o ten tia s e n s it i v it y   p ar a m eter .   T h Go u y - C h ap m a n   a n d   Go u y - C h ap m an - Ster n   m o d els  w er co m b i n ed   w it h   t h S ite - b i n d i n g   m o d el  to   ac h iev th s tate d   w o r k   o b j ec tiv es.   T h co m b i n atio n   o f   th e s m o d els  w ill   allo w   f o r   h ig h er   s en s it iv i t y   u s in g   m ater ia t h at  is   m o r e   r esis ta n t   to   ch an g es  i n   elec tr o l y te  p f o r   I SF E T   in s u lato r   m e m b r a n es,  an d   f u r t h er m o r e,   th id en ti f ic atio n   o f   th s p ec if ic   ca p ac ita n ce   o f   t h Ster n   la y er .   Fi g u r 2   b elo w   d e m o n s tr ates  t h w o r k   o b j ec tiv i n   ter m s   o f   in s u lato r /elec tr o l y te /s e m ico n d u cto r   in ter f ac in g   I SF E T s .   T h r est  o f   t h s ec tio n s   p r es en t h m o d ellin g   a n d   it s   v a lid atio n   w it h   e x p er i m e n tal  r e al  d ata  as   r ep o r ted   in   Sectio n   2 .   T h m o d el  r esu lt a n d   d is c u s s io n   ab o u t th I S FET   s en s i ti v it y   o f   f o u r   h ig h - k   m ater ials .   A re   r ep o r ted   in   Sectio n   3 .   Mo d el  li m itat io n s   ar m en tio n ed   in   Sectio n   4   an d   th co n cl u s io n s   ar s u m m ar is ed   in   Sectio n   5 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   9 2 6   -   9 3 3   928     ( a)   ( b )     Fig u r 2 .   I SF E T   s tr u ctu r b ase d   o n   ( a)   C h ap m an   m o d el  ( b )   Go u y - c h ap m a n - s ter n   m o d el       2.   I SFE T   M O DE L S AN M E T H O DS   2 . 1 .     I SFET   m o delli ng   T h I SF E T   h as  b ee n   u s ed   f o r   m an y   y ea r s   to   m ea s u r th p H   v al u o f   elec tr o l y te   s o lu tio n s   [ 1 7 ] - [ 2 1 ] I n   th o r ig i n al  s tr u ct u r o f   an   I SF E T ,   th g ate  o x id is   in   d ir ec co n tact  w it h   th el ec tr o l y t s o lu tio n   a s   s h o w n   in   F i g u r 2 ( a ) ac tin g   as  s en s in g   d ielec tr ic.   T h Ster n   la y e r   is   m o d if ied   v er s io n   o f   th I SF E T   in   w h ic h   th e   s en s in g   la y er   i s   s ep ar ated   f r o m   t h g ate  o x id b y   u s i n g   an   ex ten d ed   co n d u cti v la y er   F i g u r 2 b   af ter   t h g ate  o x id is   co v er ed   b y   th elec t r o ly te  s o l u tio n ,   cr ea tin g   m o r r o b u s s tr u ct u r f o r   ex ten d ed   ef f icac y   i n   th e   s o lu tio n s .   T h ar ea   o f   th s en s i n g   g ate,   co m p ar ed   to   th ar ea   o f   th en tire   s en s o r ,   is   o n o f   th s tr u ct u r al   d esig n   p ar a m eter s   t h at  g r ea tl y   i n f l u e n ce   t h elec tr ical  b e h av io u r   o f   t h s e n s o r ,   d u t o   t h ex i s te n ce   o f   p ar asit ic  ca p ac itan ce   w h ic h   d eg r ad es  th m ea s u r ed   s en s iti v it y   o f   th s en s o r .   T h b u ild - u p   o f   s u r f ac ch ar g e   d u to   p r o to n atio n /d ep r o to n atio n   r ea ctio n s   i n d u ce s   p o ten tial  at  t h s en s o r   s u r f ac e.   T h r o u g h   t h e f f ec tiv e   co u p lin g   ca p ac itan ce   b et w ee n   t h s e n s o r   s u r f ac a n d   F lo atin g   Gate   ( F G) ,   th s u r f ac p o ten tial  ( ψo )   m o d u late s   t h p o ten tia o f   t h FG,  a n d   th er e f o r t h er w ill   b co r r esp o n d in g   s h if i n   t h th r es h o ld   v o lta g e   ( VT )   o f   th s en s o r   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   T h er ef o r e,   f r o m   t h Sit e - b i n d in g   m o d el,   th c h ar g d en s it y   ca n   b ex p r ess ed     b y   [ 2 4 ] :                    (                                                      )               ( 1 )     W h er e;           is   th H+   ac tiv it y   ca lcu lated   b y   (                   ) q   is   th elem e n tar y   ch ar g e;  Nsi i s   th d en s it y   o f   t h a v ailab le  s ites   a n d   Ka;  Kb   r ep r ese n ts   t h i n tr i n s ic  d i s s o ciatio n   co n s tan ts ,   an d   t h N s il,    Ka  an d   Kb ,   ar o x id lay er   d ep en d en t.    B ased   o n   ch ar g e   d e n s it y ”,   t h ch ar g e   o n   th e   elec tr o l y te   s i d o f   d o u b le  la y er   ( σ D L )   i s   th e   s a m e   v alu e,   b u is   n e g ati v ch ar g e.   T h er ef o r e,   th is   ch ar g ca n   b ca lcu lated   f r o m   th in t eg r al  d o u b le  lay er   ca p ac itan ce   ( C i)   an d   th s u r f a ce   p o ten tial [ 2 3 ] :                                                    ( 2 )     T h er ef o r e,   b y   s o lv i n g   ( 1 )   an d   ( 2 ) ,   w ca n   d e m o n s tr ate  th r e latio n   b et w ee n            an d   ψo   p ar am eter s .   A cc o r d in g   to   th B o ltz m a n n   d is tr ib u tio n   m o d el  f o r   th H+   io n s   [ 8 ] ,   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] ,   th p v alu at  th e   s en s o r   s u r f ac i s [ 8 ] :                                                    ( 3 )     T   an d   k   r ep r esen t   th e   ab s o lu t te m p er at u r an d   B o ltz m an n   co n s ta n t,  r esp ec ti v el y .   T h s u b s cr ip S   an d   B   d en o te  th p at  t h s e n s o r   s u r f ac a n d   in   th b u lk   s o lu tio n ,   r esp ec ti v el y ,   an d   ψo   i s   th p o ten tial  d r o p     S i l i c on  S u bs t r a t e   S i l i c on  S u bs t r a t e   S i o 2 S i o 2 E l e c t r o l y t e S t e r n   L a y e r E l e c t r o l y t e   V G   V G   Back  Si d Gate   Back  Si d Gate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       C o mp r eh en s ive  id en tifi ca tio n   o f sen s itive  a n d   s ta b le  i s fet  s en s in g   la ye r   h ig h - g a te…   ( A h med   M.  Din a r )   929   ac r o s s   th d i f f u s io n   la y er .   I n   E q u atio n   ( 3 ) ,   th i n tr in s ic  b u f f er   ca p ac it y   ( βi n t)   is   d e f in ed   as  th ab ilit y   to   co llect  ch ar g at  th s en s o r   s u r f ac ( σ 0 )   d u to   th ch a n g i n   s u r f ac p ( p Hs)[ 8 ] :                                                    ( 4 )     T h d if f u s io n   ca p ac it y   ( C d i f f )   is   t h ab ilit y   to   s to r th o p p o s in g   c h ar g in   th s o lu tio n   n ea r   th e   s u r f ac e,   d u to   th ch a n g in   s u r f ac p o ten tia l [ 8 ] :                                                 ( 5 )     T h er ef o r e,   w ca n   w r ite:                                                             ( 6 )     Dif f er en t iati n g   E q u atio n   ( 3 )   w it h   r es p ec to   th b u lk   p H,   an d   u s in g   E q u atio n   ( 6 ) ,   th s u r f ac p o ten tia l   s en s iti v it y   to   th p HB   ca n   b d er iv ed   as  [ 9 ] .                                   (         )                 ( 7 )     W ith ,                                                                     ( 8 )     Her e,   α   is   p o s it iv s en s iti v i t y   ( d i m e n s io n les s   p ar a m eter ) .   T h er ef o r e,   th s en s iti v it y   o f   th p o ten tial   at  t h s en s o r   s u r f ac a n d   th e   co r r esp o n d in g   c h a n g e   o f   th s e n s o r   th r es h o ld   v o lta g to   th b u l k   p ar li m ited   to   5 9 . 3   m V/p ( Ner n s t l i m it).   I n   t h S ter n   m o d el,   t h r elatio n s h ip   b et w ee n   t h d i f f u s io n   la y er   p o ten tial   ψo   ( p r ev io u s   ca l cu latio n s )   an d   th Ster n   p o ten tial ψ s   ca n   b ex p r ess ed   b y :     (         )   (                )                (            )                   ( 9 )     W h er         is   th p er m it tiv it y   o f   f r ee   s p ac an d   it  r elativ p er m i tti v it y ,   r esp ec tiv e l y       is   th n u m b e r   co n ce n tr atio n   o f   ea ch   io n   i n   th b u l k ,   is   th m a g n i tu d o f   th ch ar g o n   t h io n s   a n d         r ep r esen ts   t h in te g r al  ca p ac itan ce   o f   t h Ste r n   la y er .       2 . 2 .     Va lid a t i o n o f   t he  m o del   W ith   t h a i m   o f   ch ec k i n g   t h v alid it y   o f   o u r   m o d el,   to   s h o w   t h s i g n i f ica n ce   o f   th e   Ster n   la y er ,     an d   to   d em o n s tr ate  s p ec if ic   in teg r al  ca p ac ities ,   w ex t r ac ted   th s en s iti v it y   p ar a m eter s   an d   p o ten tial   r esp o n s es  v er s u s   t h p HB   c u r v f o r   th s tr u ct u r es r ep o r ted   in   F i g u r 2 ,   an d   ad ap ted   ex p er im en tal  r ea l d ata  f o r   co m p ar is o n   o f   r es u lts   [ 9 ] .   Fig u r 3 ( a )   ( Go u y - C h ap m an )   s h o w s   t h s e n s it iv i t y   p ar a m e ter s   o f   Sio 2   as  f u n ctio n   o f   p HB   at  an   0 . 1   elec tr o ly te   co n ce n tr atio n   in   t h Go u y - C h ap m an   m o d el.   A s   s h o w n ,   th e   m a x i m u m   s u r f ac p o ten tial   s en s iti v it y   lie s   b et w ee n   p 6 . 5   to   p 8 .   T h lo w e s t se n s iti v it y   u p   to   ze r o   c h ar g i s   ap p r o x i m atel y   ( p H= 2 )   d u to   lo w   B in t.   A s   s h o w n ,   p er h ap s   th e   m o s s er io u s   d is ad v a n tag o f   t h is   m o d el  is   t h c u r v r o ll - o f f   w h e n   t h p b ec o m es  h ig h er   th a n   p H= 1 0 .   I n   co n tr ast  to   ea r lier   f in d in g s ,   h o w e v er ,   n o   r o ll - o f f   o f   t h Ster n   m o d el  w a s   d etec ted ,   as  s h o w n   i n   F i g u r 3 ( a ) .   T h ese  f in d i n g s   w ill  d o u b tles s   b m u c h   s cr u ti n is ed ,   b u th er ar s o m e   i m m ed iatel y   d ep en d ab le  co n c lu s io n s   f o r   to tal   s en s i tiv it y   a s   s h o w n   in   F ig u r 3 b .   W h at  ca n   b clea r l y   s ee n   i n   th is   c h ar i s   t h h i g h   r ate  o f   s en s it iv i t y   ac h iev ed   i n   th e   Ster n   m o d el  -   clo s er   to   t h Ner n s t   lev el.   Fi g u r 4   i s   a   co m p ar is o n   o f   t h e x p er i m e n tal  r ea d ata  w it h   t h th eo r etica r esp o n s e,   u s i n g   th t wo   m o d els  f o r   Sio 2 .     T h s en s iti v it y   f r o m   e x p er i m en tal  d ata  is   s li g h t l y   h ig h er   th an   t h th eo r etica s e n s it iv i t y   r esu lts .   A   Go u y - C h ap m an - Ster n   m o d el  w i th   0 . 2   C s   ac h ie v ed   b etter   f it  w it h   r ea l d ata.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   9 2 6   -   9 3 3   930           ( a)     ( b )     Fig u r 3 .   T h eo r etica l a n d   ex p er i m en tal  s e n s it iv it ies  o f   I S FE T ( a )   Sio 2   s en s iti v it y   p ar a m et er s   f o r   t w o   m o d el s an d   ( b )   T o tal  s en s iti v it y   m o d e ls   co m p ar in g   w it h   Ner n s t   li m it           Fig u r 4 .   T h eo r etica an d   ex p er i m en tal  to tal  r esp o n s e s   o f   S iO2       Fro m   th p r ev io u s   v alid atio n ,   w ca n   co n cl u d th at  t h Ster n   la y er   w ith   s p ec i f ic  en d   g o al  p r o v id th s i g n i f ican ce   to   r ep licate  t h m ea s u r e m e n ts   at  h i g h   p H.   T h r ea s o n   is   th at  w h e n   th c atio n s   co llect  at  t h e   b ase  s ep ar atio n   f r o m   t h d ie lectr ic/elec tr o l y te  in ter f ac e,   a   v o lta g d r o p   is   cr ea te d   o v e r   th Ster n   la y er .   T h er ef o r e,   s p ec if icall y   i n   h ig h   p b u lk ,   i n s tead   o f   u s i n g   S ter n   la y er ,   elec tr o l y te  io n s   w i l co v er   th s u r f ac e   ch ar g ca u s i n g   t h r es h o ld   v o lta g w ea k n es s   an d   r o ll - o f f   w h en   th p is   h i g h er   t h an   p H= 1 0 .   R eg ar d in g   p r e v io u s   v alid atio n   a n d   t h co n cl u s io n s   f r o m   o u r   ad ap ted   m o d el,   t h n ex t   p ar o f   t h i s   p ap er   p r esen ts   co m p r e h en s i v co m p ar is o n   o f   f iv co m m o n   m a ter ials   i n   u s i n   m icr o ele ctr o n ic  ap p licatio n s   ( A l2 O3 ,   T a2 O5 ,   Hf o 2 ,   Z r o 2   a n d   SN2 O3 )   u s i n g   t h s a m m e th o d .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h p r ev io u s   s ec tio n   s h o w ed   th at   t h Ster n   m o d el  a f f o r d s   ex ce lle n t   ag r ee m en w it h   ex p er im e n ta l   d ata.   Mo r eo v er ,   th is   m o d el  s h o w ed   th h i g h est  a n d   m o s s tab le  s en s iti v it y   p ar a m eter s .   T h er ef o r e,   in   th is   s ec tio n ,   w e   r ep o r co m p ar is o n   o f   f i v m ater ial s   co m m o n   in   m icr o elec tr o n ic  ap p licatio n s   ( A l2 O3 ,   T a2 O5 ,   Hf o 2 ,   Z r o 2   an d   SN2 O3 ) .     An   in i tial  o b j ec tiv o f   th p r o j ec w a s   to   id en ti f y   h ig h   p H - s e n s i tiv it y   i n s u lato r   la y er   ( St er n   L a y er )   m ater ial  b ased   o n   t h s u r f ac p o ten tial  s e n s iti v it y   p ar a m eter .   On i n ter esti n g   f i n d in g   w a s   ex a m i n i n g   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       C o mp r eh en s ive  id en tifi ca tio n   o f sen s itive  a n d   s ta b le  i s fet  s en s in g   la ye r   h ig h - g a te…   ( A h med   M.  Din a r )   931   in f lu e n ce   o f   t h s u r f ac p o te n tial   to   p b u l k   ch a n g e.   Fi g u r 5   s h o w s   t h at   u s i n g   th e   ad ap ted   m o d el  to   ca lcu late  t h th eo r etica s u r f a ce   p o ten tial  o f   ( A l2 O3 ,   T a2 O 5 ,   Hf o 2 ,   Z r o 2   an d   SN2 O3 )   a s   f u n ctio n   o f   p H   b u lk .   T h t w o   m ater ial s   th at   co v er   lar g s p ac e   o f   s u r f a ce   p o ten tial  ar T a 2 O5   an d   Z r o 2 .   W h at  ca n   b e   clea r l y   s ee n   i n   th i s   ch ar is   t h h i g h   r ate  o f   r esp o n s o f   s u r f ac p o ten tial  w h e n   u s i n g   T an talu m   m ater ia l   ( T a 2 O5 ) .   T a2 O 5   r o s to   h i g h   p o in a n d   p ea k ed   at   ap p r o x i m atel y   0 . 5 2   co m p ar ed   with   o t h er   m ater ials .   A l2 O3   an d   H f o 2   r ev ea led   s tab le  s u r f ac r esp o n s to   p b u lk   c h a n g e.           Fig u r 5 .   I n ter f ac s u r f ac p o t en tial  v er s u s   p r elatio n s h ip       T h ese  cu r v es  w o u ld   h a v b ee n   m o r u s e f u i f   t h e y   h ad   f o cu s ed   o n   th e   p s e n s iti v i t y   v al u as  o n o f   th m o s i m p o r tan t   v al u e s .   T h ese  v al u es  ca n   r e m o v d o u b ab o u w h ic h   m ater ial   ca n   ac h iev e   t h h ig h es t   s en s iti v it y .   T h er ef o r e,   th ca l cu latio n s   o f   p H - c h an g s e n s it iv it y   o f   t h f i v p r ev io u s   h ig h - k   m ater ial s   h a v e   b ee n   r ep o r ted   b ased   o n   th e   ad ap ted   m o d el  as  s h o w n   i n   F ig u r 6 .   Fo r   m o r v alid atio n ,   r ea l   ex p er i m e n tal   d ata  g ath er ed   f r o m   e x i s ti n g   liter a tu r w as   co m p ar ed   w it h   t h e o r etica ca lcu latio n s .   T h e x p er im e n tal   d ata  f o r   A l2 O3   a n d   T a2 O5   w as  co ll ec ted   f r o m   [ 9 ] ,   H f o 2   f r o m   [ 1 5 ] ,   Z r o 2   f r o m   [ 1 2 ]   an d   S N2 O3   f r o m   [ 1 0 ]   T h r esu lts   i n   F ig u r 5   ar co n s i s te n w it h   t h d ata  o b tain e d   in   F i g u r 4 ,   a n d   co n f ir m s   t h at  T a2 O5   r o s to   a   h ig h   p o in a n d   p ea k ed   at   ap p r o x i m ate l y   5 9   m V/p H,   w it h in   ea s y   r ea c h   o f   t h id ea s en s iti v it y   ( Ner n s L i m it).   Z r o 2   ten d ed   to w ar d s   th e   n e x t   h ig h   s e n s it iv i t y   v a lu e   at  ar o u n d   5 6   m V/p H.   Al2 O3   an d   Hf o 2   s atis f ied   th e   s a m e   r ate  at  ap p r o x i m atel y   5 2   m V /p H.   T h last   o n e   is   SN2 O3 ,   w h ic h   t h eo r etica ll y   r ea ch ed   ar o u n d   4 6   m V /p H.   Ob v io u s l y ,   t h ese  r es u lt s   s u p p o r t p r ev io u s   r esear ch   i n to   th i s   t o p ic.           Fig u r 6.   C o m p ar is o n   o f   t h t h eo r etica l sen s iti v itie s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   9 2 6   -   9 3 3   932   A   co m p ar is o n   o f   th t w o   r esu lts   r ev ea ls   t h at  T a2 O5   ex h ib it s   th b est  p o ten tial  f o r   an   I SF E T   Ster n   la y er .   T h last   s tep   in   t h ese  f in d in g s   is   to   e x a m in e   t h s u r f ac p o ten t ial  s tab ilit y   o f   T a2 O5   in   ter m s   o f   t h e   elec tr o l y te  co n ce n tr atio n   ch a n g e,   u s i n g   E q u atio n   ( 9 ) .   T h r ee   elec tr o l y te  co n ce n tr atio n s ,   1 0   m M,   1 0 0   m an d   1 m M,   w er u s ed .   T h r esu lt s ,   as  s h o w n   i n   F ig u r 7 ,   in d icate   th at  th r esp o n s o f   s u r f ac p o ten tial  as   ca lcu lated   b y   t h I SF E T   m o d e l is a  litt le  i m p ac t b y   th io n ic  an d   elec tr o l y te  f o r   d if f er en t c o n ce n tr at io n s .           Fig u r 7 .   Su r f ac p o ten t ial  o f   Ta 2 O 5   I SF E T   in   ( A )   1 0 0   m M,   ( B )   1 0   m M   a n d   ( C )   1   m M       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   s et  o u to   id en ti f y   d if f er e n h i g h - k   m ater ials   to   u s as  s e n s in g   m e m b r an e s ,   r ath er   th a n   u s i n g   Si O2 .   T h Go u y - C h ap m an   an d   Go u y - C h ap m a n - Ste r n   m o d els   w er co m b i n ed   w i th   t h Sit e - b in d i n g   m o d el,   b ased   o n   s u r f ac p o ten tial  s e n s iti v it y .   I n   s u m m ar y ,   th r esu lts   s h o w ed   th at  T a2 O5   h as  h i g h   s u r f ac e   p o ten tial  s en s iti v it y   a n d   ex h i b its   h i g h   s tab il it y   i n   d if f er en t   elec tr o ly te  co n ce n tr atio n s .   T h f i n d in g s   o f   t h i s   r esear ch   p r o v id in s ig h ts   f o r   ex a m i n i n g   d if f er en m ater i als  b ef o r g o i n g   o n   to   ex p en s i v r ea I SF E T   f ab r icatio n .   F u r th er   r esear ch   n ee d s   to   ex a m i n m o r clo s el y   th li n k s   b et w ee n   I C   d esi g n   s i m u latio n   a n d   th ese   m o d el s   f o r   m o r ac cu r ate  a n al y s i s   an d   f u r t h er   o p ti m is at io n .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h au th o r s   w o u ld   li k to   t ak t h is   o p p o r tu n it y   to   h i g h l y   ap p r ec iate  th co o p er atio n   an d   t h e   o p p o r tu n it y   g iv e n   b y   UT eM   o r g an izat io n   a n d   UT eM   Z a m al ah   f o r   f u n d in g   t h i s   r esear ch .   An d   th o p p o r tu n i t y   g iv e n   b y   R AC E   Gr an t:  R A C E /F3 /T K3 /FKEKK /F0 0 2 9 9 .         RE F E R E NC E S :   [1 ]   A .   Bra to v ,   N.  A b ra m o v a ,   a n d   C.   Do m ín g u e z ,   In v e stig a ti o n   o f   c h l o rid e   se n sit iv e   IS F ET w it h   d if f e re n m e m b ra n e   c o m p o siti o n s s u it a b le f o m e d ica a p p li c a ti o n s,”  A n a l .   Ch im .   A c ta,  v o l.   5 1 4 ,   n o .   1 ,   p p .   9 9 1 0 6 ,   2 0 0 4 .   [2 ]   C.   S .   L e e ,   S .   K y u   Ki m ,   a n d   M .   Kim ,   Io n - se n siti v e   f ield - e ffe c t ra n sisto f o b io lo g ica se n sin g ,   S e n so rs ,   v o l.   9 ,   n o .   9 ,   p p .   7 1 1 1 7 1 3 1 ,   2 0 0 9 .   [3 ]   T .   S a k u ra a n d   Y.  Hu sim i,   Re a l - T i m e   M o n it o ri n g   o f   DN A   P o ly m e ra se   Re a c ti o n b y   a   M icro   IS F ET   p S e n so r,   An a l .   Ch e m . ,   v o l.   6 4 ,   n o .   1 7 ,   p p .   1 9 9 6 1 9 9 7 ,   1 9 9 2 .   [4 ]   A .   M .   Din a r,   A .   S .   M .   Zai n ,   a n d   F .   S a leh u d d i n ,   CM OS   IS F ET   d e v ice   f o DN A   S e q u e n c in g  :  De v ice   Co m p e n sa ti o n ,   A p p li c a ti o n   Re q u i re m e n ts  a n d   Re c o m m e n d a ti o n s,”  v o l.   1 2 ,   n o .   2 1 ,   p p .   1 1 0 1 5 1 1 0 2 8 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   A .   M .   Din a r,   A .   S .   M .   Zain ,   a n d   F .   S a leh u d d i n ,   Util izin g   o f   Cm o Is f e S e n so rs  i n   Dn a   A p p li c a ti o n De tec ti o n  :  A   S y st e m a ti c   Re v ie w ,   v o l.   1 0 ,   p p .   5 6 9 5 8 3 ,   2 0 1 8 .   [6 ]   P .   Be rg v e ld ,   D e v e lo p m e n t,   o p e ra ti o n ,   a n d   a p p li c a ti o n   o f   th e   io n - se n siti v e   f ield - e ff e c tran sisto a a   to o f o r   e lec tro p h y sio lo g y . ,   IEE T ra n s .   Bio m e d .   En g . ,   v o l.   1 9 ,   n o .   5 ,   p p .   3 4 2 3 5 1 ,   1 9 7 2 .   [7 ]   M. - N.  Ni u ,   X . - F .   Di n g ,   a n d   Q. - Y .   T o n g ,   Ef f e c o f   tw o   t y p e o f   su rf a c e   sites   o n   th e   c h a ra c teristics   o f   S i3 N 4 - g a te  pH - IS F ET s,”  S e n so rs   Act u a t o rs   Ch e m . ,   v o l .   3 7 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 3 1 7 ,   1 9 9 6 .   [8 ]   S .   Ch e n ,   J.  G .   Bo m e r,   E.   T .   Ca rl e n ,   a n d   A .   V a n   De n   Be rg ,   A l2 O3 /sil ico n   n a n o I S F ET   w it h   n e a id e a n e rn stian   re sp o n se ,   Na n o   L e tt . ,   v o l.   1 1 ,   n o .   6 ,   p p .   2 3 3 4 2 3 4 1 ,   2 0 1 1 .   [9 ]   R.   E.   G .   V a n   Ha l,   J.   C.   T .   Ei jk e l,   a n d   P .   Be rg v e ld ,   A   g e n e ra l   m o d e to   d e sc rib e   t h e   e lec tro st a ti c   p o te n ti a a t   e lec tro ly t e   o x id e   in terf a c e s,”  Ad v .   Co ll o id   I n ter fa c e   S c i . ,   v o l.   6 9 ,   n o .   1 3 ,   p p .   3 1 6 2 ,   1 9 9 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       C o mp r eh en s ive  id en tifi ca tio n   o f sen s itive  a n d   s ta b le  i s fet  s en s in g   la ye r   h ig h - g a te…   ( A h med   M.  Din a r )   933   [1 0 ]   D.  L .   Ha ra m e ,   L .   J.  Bo u ss e ,   J.   D.  S h o t t,   a n d   J.   D.  M e in d l,   Io n - S e n sin g   D e v ice w it h   S il ico n   Ni tri d e   a n d   Bo ro sili c a te G rlas s In su lato rs,”  I EE T ra n s.  E lec tro n   De v ice s ,   v o l.   3 4 ,   n o .   8 ,   p p .   1 7 0 0 1 7 0 7 ,   1 9 8 7 .   [1 1 ]   D. - H.  Kw o n ,   B. - W .   Ch o ,   C. - S .   Kim ,   a n d   B. - K.  S o h n ,   Ef f e c ts  o f   h e a trea t m e n o n   T a 2 O5   se n sin g   m e m b ra n e   f o r   lo w   d rif a n d   h ig h   se n siti v it y   p H - IS F ET ,   S e n so rs   Act u a t o rs   C h e m . ,   v o l.   3 4 ,   n o .   1 3 ,   p p .   4 4 1 4 4 5 ,   1 9 9 6 .   [1 2 ]   T .   Ak i y a m a ,   Y.   Ujih ira,  Y.  Ok a b e ,   T .   S u g a n o ,   a n d   E.   Nik i,   Io n - S e n siti v e   F ield - Ef fe c T ra n sisto rs   w it h   In o rg a n ic   G a t e   Ox id e   f o p H S e n sin g ,   IEE T ra n s.  El e c tro n   De v ice s ,   v o l.   2 9 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 9 3 6 1 9 4 1 ,   1 9 8 2 .   [1 3 ]   H.  R.   T h a k u r,   G .   Ke sh wa n i,   J.  C.   Du tt a ,   a n d   C.   En g i n e e rin g ,   S e n siti v it y   o f   Ca rb o n   Na n o tu b e   Ba se d   Ju n c ti o n les Io n   S e n sit iv e   F ield   Eff e c T r a n sisto (CNT J L IS F ET f o H f O2   a n d   ZrO2   g a te  d iele c tri c s:  E x p e rim e n tal  a n d   T h e o re ti c a In v e stig a ti o n ,   p p .   1 3 7 1 4 2 ,   2 0 1 7 .   [1 4 ]   V .   Ja n k o v ic  a n d   J.  P .   Ch a n g ,   Hf O2   a n d   ZrO2 Ba se d   M icro c h e m ica Io n   S e n si ti v e   F ield   Ef f e c T ra n sisto (IS F ET S e n so rs:  S im u latio n   &   Ex p e rim e n t,   J .   El e c tro c h e m.  S o c . ,   v o l.   1 5 8 ,   n o .   1 0 ,   p .   P 1 1 5 ,   2 0 1 1 .   [1 5 ]   A .   T a ra so v   e a l. ,   Un d e rsta n d i n g   th e   e lec tro ly te  b a c k g ro u n d   f o b i o c h e m ica s e n sin g   w it h   io n - se n sit iv e   f i e ld - e ff e c tran sisto rs,”  AC S   Na n o ,   v o l.   6 ,   n o .   1 0 ,   p p .   9 2 9 1 9 2 9 8 ,   2 0 1 2 .   [1 6 ]   W .   Hu a n g ,   A .   K.  Dia ll o ,   J.  L .   Da il e y ,   K.  B e sa r,   a n d   H.  E .   Ka tz,  El e c tro c h e m ica p ro c e ss e a n d   m e c h a n isti c   a sp e c ts  o f   f ield - e ffe c se n so rs f o b io m o lec u les ,   J .   M a ter .   Ch e m .   C,   v o l.   3 ,   n o .   2 5 ,   p p .   6 4 4 5 6 4 7 0 ,   2 0 1 5 .   [1 7 ]   P .   Be rg v e ld ,   S h o r Co m m u n ica ti o n s:  De v e lo p m e n o f   a n   Io n - S e n s it iv e   S o li d - S tate   De v ice   f o Ne u ro p h y sio lo g ica M e a su re m e n ts,   IEE T ra n s.  Bi o me d .   En g . ,   v o l.   BM E - 1 7 ,   n o .   1 ,   p p .   7 0 7 1 ,   1 9 7 0 .   [1 8 ]   P .   Be rg v e ld ,   T h irt y   y e a rs o f   IS F ET O L O G Y,”  S e n so rs   Actu a t o rs   Ch e m . ,   v o l .   8 8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 2 0 ,   2 0 0 3 .   [1 9 ]   M .   W .   S .   R.   S .   Co b b o ld ,   Ba sic   P r o p e rti e o f   th e   EIec tro l y te - S i0 2 - S S y st e m  :,   IEE T ra n s .   El e c tr o n   De v ice s,  n o .   1 ,   p p .   1 8 0 5 1 8 1 5 ,   1 9 7 9 .   [2 0 ]   D.  M .   W il so n ,   S .   Ho y t,   J.   Ja n a t a ,   K.  Bo o k sh ,   a n d   L .   Ob a n d o ,   Ch e m i c a s e n so rs  f o p o rtab le,  h a n d h e ld   f ield   in stru m e n ts,   IEE S e n s.  J . ,   v o l.   1 ,   n o .   4 ,   p p .   2 5 6 2 7 4 ,   2 0 0 1 .   [2 1 ]   P .   Ku rz w e il ,   M e tal  o x id e a n d   io n - e x c h a n g in g   su rf a c e a p se n so rs  in   li q u id s:  S tate - of - th e - a rt  a n d   o u tl o o k ,   v o l .   9 ,   n o .   6 .   2 0 0 9 .   [2 2 ]   B.   Ch e n ,   A .   P a ra sh a r,   a n d   S .   P a n d e y ,   F o ld e d   f lo a ti n g - g a te   CM OS  b io se n s o f o th e   d e tec ti o n   o f   c h a rg e d   b io c h e m ica m o lec u les ,   IEE S e n s .   J.,   v o l.   1 1 ,   n o .   1 1 ,   p p .   2 9 0 6 2 9 1 0 ,   2 0 1 1 .   [2 3 ]   L .   L .   Ch i,   J.  C.   C h o u ,   W .   Y.  C h u n g ,   T .   P .   S u n ,   a n d   S .   K.  Hs iu n g ,   S tu d y   o n   e x ten d e d   g a te  f ield   e ffe c tran sisto w it h   ti n   o x i d e   se n sin g   m e m b ra n e ,   M a ter .   Ch e m.  Ph y s . ,   v o l.   6 3 ,   n o .   1 ,   p p .   1 9 2 3 ,   2 0 0 0 .   [2 4 ]   W .   He a l y ,   D.  E.   Ya tes ,   a n d   S .   L e v in e ,   S it e - b in d i n g   M o d e o f   th e   El e c tri c a Do u b le  L a y e a th e   Ox id e   W a ter  In terf a c e ,   T ra n s.  Fa ra d .   S o c .   I ,   v o l.   7 0 ,   p .   1 8 0 7 ,   1 9 7 4 .   [2 5 ]   H.  K.  Ju n g ,   P ro jec ted   ra n g e   d e p e n d e n t u n n e li n g   c u rre n t   o f   a sy m m e tri c   d o u b le  g a te  M OSF ET ,   In t.   J .   El e c tr.   Co mp u t .   E n g . ,   v o l.   6 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 3 1 1 9 ,   2 0 1 6 .   [2 6 ]   H.  K.  Ju n g   a n d   S .   Dim it rij e v ,   T h e   i m p a c o f   tu n n e li n g   o n   th e   su b t h re sh o l d   sw in g   in   S u b - 2 0   n m   a s y m m e tri c   d o u b le   g a te M OSF ET s,”  In t.   J .   El e c tr.   C o mp u t .   E n g . ,   v o l.   6 ,   n o .   6 ,   p p .   2 7 3 0 2 7 3 4 ,   2 0 1 6 .       BI O G RAP H I ES   O F   AUTH O RS        Ahm e d   M .   Din a r   wa b o rn   in   B a g h d a d ,   Ira q   in   1 9 8 4 .   He   re c e iv e d   h is  B.   En g .   d e g re e   c o m p u ter  e n g in e e rin g   f ro m   c o ll e g e   o f   En g in e e rin g A l - M u sta n a iri a y   Un iv e r sity   in   2 0 0 7 .   He   re c e iv e d   M .   S c   d e g re e   f ro m   Co m p u ter  En g in e e rin g   d e p a rtm e n t/ Un e v e rsit y   o f   Tec h n o lo g y /Ir a q   in   2 0 1 4 .   Cu rre n tl y ,   He   is  a   P h . D.  st u d e n a F a c u lt y   o f   El e c tro n ic  a n d   C o m p u ter  E n g in e e rin g   (F KEKK ) ,   Un iv e rsiti   Tek n ik a M a l a y sia   M e lak a   sin c e   2 0 1 7   w h e re   h is  P h . D.  re se a rc h   f o c u se o n   CM OS/ IS F ET   se n so f o Ca n c e De tec ti o n .   h e   is  c u rre n tl y   a   L e c tu re w i th   c o m p u ter en g in e e rin g   d e p a rtm e n t, Un iv e rsit y   o f   T e c h n o lo g y ,   Ba g h d a d ,   Ira q .         A S .   M o h d   Za i n   w a g r a d u a ted   B.   En g   d e g re e   in   El e c tri c ,   El e c tro n ic  &   S y ste m   f ro m   th e   Un iv e rsit y   Ke b a n g sa a n   M a la y si a .   S h e   re c e iv e d   th e   M . S c .   d e g re e   in   M icro e lec tro n ics   f ro m   Un iv e rsit y   Ke b a n g sa a n   M a la y sia   a n d   P h . D.  d e g re e   in   M icro e l e c tro n ics   f ro m   Un iv e r sit y   o G las g o w   Un it e d   Kin g d o m .   S h e   is   a   S e n io L e c tu re a Un iv e rsiti   Tek n ik a M a la y sia   M e lak a .   H e re se a rc h   i n tere sts   in c lu d e   IC  De si g n   f o Bio m e d ica A p p li c a ti o n a n d   Na n o sc a le  De v ic e   De sig n   a n d   S im u latio n .         F.   S a lehu d d i n   w a re c e iv e d   B.   En g   d e g re e   in   c o m m u n ica ti o n   e n g in e e rin g   f ro m   th e   M A R Un iv e rsit y   O f   T e c h n o lo g y .   S h e   re c e iv e d   th e   M . S c .   d e g re e   in   M icro e lec tro n ics   f ro m   Un iv e rsit y   Ke b a n g sa a n   M a la y sia   a n d   P h . D.   d e g re e   in   M icro e lec tro n ics   f ro m   Un iv e rsiti   T e n a g a   Na sio n a l,   M a la y sia .   S h e   is  a   S e n i o L e c tu re a Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e lak a .   He re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   De v ice   a n d   P r o c e ss   S i m u latio n   o f   CM OS,   Op ti m iz a ti o n   A p p ro a c h   (DO E)  a n d   V a riab il i ty   o f   n a n o sc a le d e v ice .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.