Résumé

La biodétection de séquences d'acides nucléiques en utilisant des transistors à effet de champ à base du graphène (gFETs), permet la détection de séquences cibles sans marqueur avec une sensibilité élevée dans des agencements multiplex. Ce type particulier de micro-réseaux d'ADN combine les principes de la physique de basse dimensionalité et de la biophysique, en utilisant les propriétés de transport uniques de charge du graphène pour surmonter les limitations des micro-réseaux d'ADN conventionnels basés sur des fluorophores. Cependant, cette technologie en est encore à ses débuts et n'a pas encore atteint le niveau de fiabilité, de reproductibilité et d'homogénéité requis pour les diagnostics cliniques ou les pathologiques. Cette thèse se concentre sur la fabrication, la caractérisation et la physique sous-jacente des gFETs conçus pour des applications de biodétecteurs. Plus de 5000 gFETs ont été fabriqués et caractérisés sur plus de 100 puces différentes, en utilisant des configurations en grille arrière et  à grille électrolytique. Une analyse complète donne un aperçu des choix de conception, des méthodes de fabrication et du traitement des dispositifs des gFETs. Les résultats montrent que l'utilisation d'une couche de passivation inférieure en alumine et d'une méthode avancée de transfert de graphène peut améliorer les propriétés de transport de charge des gFETs. De plus, un processus électrochimique important est identifié et décrit, nécessaire à l'action électrolytique et à la biodétection. Cette thèse contribue de manière significative au développement de cette technologie en améliorant la reproductibilité, la fiabilité et l'homogénéité des matrices de gFET de haute qualité, spécifiquement conçues pour la biodétection multiplex. De plus, elle comprend également le développement d'isothermes d'adsorption et des recommandations pour la conception de sondes-cibles, qui sont utiles pour la technologie des micro-réseaux en général.