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长期以来，科学家和工程师一直吹捧 graphene 用于电子设备，因为它具有出色的导电性、光学透明度、机械强度以及导热和在高温下保持稳定的能力。然而，石墨烯在商业层面上用于电子产品中的应用仍然有限。这在一定程度上是因为创建和集成大多数（但不是全部）大规模电子产品所需的单层石墨烯要困难得多。此外，由于严格的监管和认证要求，石墨烯作为一种新材料，在投入使用之前必须经过许多高科技应用。也就是说，许多先进技术市场，包括传感器，开始更广泛地使用这种材料。
世界各地的许多公司都开发了石墨烯传感器，但其中许多传感器纯粹围绕生物传感展开，许多公司试图在大流行期间开发先进的 COVID 测试。但总部位于英国剑桥郡的 Paragraf 公司将目标定得更高，而不仅仅是成为小规模的石墨烯传感器生产商。相反，该公司的目标是成为第一家为最终用户提供“空白画布”石墨烯场效应晶体管 （gFET） 传感元件的石墨烯代工厂，这些元件可以根据不同行业用户的个人需求进行定制。
Paragraf 相信这种方法将使公司更容易扩大其制造能力。这种方法消除了监管限制，使工程师能够只专注于核心技术，而不必考虑可以使用传感器以及需要专门定制的多种场景。
构建空白画布 gFET
可以说，Paragraf 的传感器元件是一张空白的画布。该公司正在通过在蓝宝石衬底上生长石墨烯并添加两个触点，并在顶部添加一个栅极来构建主要传感表面——画布。然后，由 Paragraf 的客户根据他们需要的功能来最终确定传感器：“我们不是在销售成品传感器，”Paragraf 的生物传感器总监 Mark Davis 说，他补充说，用户可以将许多不同种类的受体添加到传感器中。
通过让用户控制传感接收器，它将使 gFET 更容易满足各自行业的监管和认证要求。Paragraf 面向许多应用和行业，包括医疗保健诊断中的钾离子传感、农业废水径流中的重金属检测、医疗保健、农业和氢能行业的气体传感应用、细胞和基因治疗中的 pH 传感、食品和饮料监测以及化学加工应用。
gFET 还具有很大的潜力，具有用于医疗保健诊断的多路复用功能，其中可以在同一芯片上测量许多不同的生物标志物或感兴趣的化学成分。“许多 gFET 仅包含 3 到 5 个通道，但 Paragraf FET 的尺寸意味着我们可以在一个芯片上安装多达 100 个通道，”Davis 说，这使得所得芯片能够检测和区分给定样品中的更多事物。
据该公司称，由于 gFET 的高灵敏度，Paragraf gFET 的用户开始使用这些空白画布传感器开发用于单离子和 pH 传感应用的医疗保健诊断平台。“对于大多数医疗保健应用，我们正在考虑一次性传感器，每个传感器的成本为 1 美元，”Davis 说。“未来，只要我们每年能生产超过 100 万个 [传感器]，并将晶圆尺寸保持在 3 x 3 毫米以下，我们就能够将成本降低到这个水平——在现实世界场景中扩大石墨烯传感器和石墨烯电子产品的潜力和能力。”
Paragraf 打算将其石墨烯场效应晶体管变成一块空白的画布，供用户在其上构建。帕拉格拉夫
大规模开发 gFET 传感器组件
Paragraf 正在开发的 gFET 是一种电解质门控 FET。FET 的工作原理是将用户想要分析的电解液滴放置在传感器表面。电解质的导电性会产生电偏压，从而改变传感器石墨烯片中电子的行为方式。这也改变了石墨烯片上可检测的电阻，并且由于石墨烯的电性能非常好，因此可以检测到电解质样品中非常低浓度的离子（包括单离子）
Paragraf 正在批量制造传感器，就像半导体行业制造装满芯片的晶圆一样，通过金属有机化学气相沉积将石墨烯直接沉积到晶圆上，并在顶部连接金属触点。
许多化学气相沉积技术在铜箔上生长石墨烯，但石墨烯需要转移到终端器件，这可能会导致石墨烯中的结构缺陷和铜污染，从而影响器件的传感能力。通过直接在晶圆上生长石墨烯，Paragraf 避免了这种情况，从而提高了其设备的传感性能。Davis 说，Paragraf 正在“制造半导体风格的传感器元件，这样我们就可以使传感器元件小型化，并在每个芯片上安装更多的传感器元件。Paragraf 的愿景是，我们是一家代工厂，是最终诊断解决方案的传感器组件制造商。
Davis 说，Paragraf 目前可以在边长 51 毫米的晶圆上安装多达 32 个 gFET。该公司正在剑桥郡的亨廷顿建立一家大型制造工厂。Paragraf 最近还收购了位于圣地亚哥的另一家石墨烯传感器公司 Cardea Bio。
Paragraf 还在开发具有宽动态范围的石墨烯霍尔效应传感器，适用于低场和高场磁测量应用，从绘制 CERN 的高磁场和测量电磁场，到精确定位电池中的电流泄漏和测量量子计算机内部是否存在超小磁场，但这些都是标准的传感器元件架构，不需要最终用户提供任何进一步的输入待使用 - 它们已准备就绪。最终，Paragraf 将赌注押在了空白板岩 gFET 上，这是它创建第一家石墨烯代工厂的希望所在。
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