Some sections added

report.tex

@@ -17,9 +17,9 @@
 \usepackage{microtype} 			% Slightly tweak font spacing for aesthetics
 
 % Document margins
-\usepackage[hmarginratio=1:1,top=32mm,columnsep=20pt]{geometry} 
+\usepackage[hmarginratio=1:1,top=32mm,columnsep=20pt]{geometry}
 % Custom captions under/above floats in tables or figures
-\usepackage[hang, small,labelfont=bf,up,textfont=it,up]{caption} 
+\usepackage[hang, small,labelfont=bf,up,textfont=it,up]{caption}
 \usepackage{booktabs} 			% Horizontal rules in tables
 
 \usepackage[english, greek]{babel} % Language hyphenation and typographical rules
@@ -104,7 +104,7 @@
 	Έπειτα, επεξηγείται η αρχή λειτουργίας ορισμένων από αυτών έτσι ώστε να γίνουν κατανοητά τα προτερήματα και τα μειονεκτήματα του καθενός.
 	Οι τεχνολογίες που θα παρουσιαστούν είναι τα \eng{ISFET} καθώς και κάποιες παραλλαγές αυτών, τα \eng{ChemFET} και τα \eng{EnzymeFET}, που επίσης έχουν βασιστεί πάνω στην τεχνολογία των \eng{ISFET}.
 	Τέλος, εφόσον αναφερθούν τα γενικά συμπεράσματα όλων των τεχνολογιών αυτών, παρουσιάζεται μια σημαντική εφαρμογή της τεχνολογίας αυτής η οποία είανι ικανή να ανιχνεύσει το \eng{DNA} ή \eng{RNA} διαφόρων μικροοργανισμών.
-\end{abstract}
+   \end{abstract}
 }
 
 
@@ -122,7 +122,7 @@
 Επομένως, οι πρώτες εφαρμογές των \eng{ISFET} άρχισαν να εμφανίζονται αρκετά χρόνια αργότερα, στα τέλη της δεκαετίας του 90 και χωρίς να υπάρξει ουσιαστική εμπορική εκμετάλλευση.
 \par Από τα έτη 2002, 2008 και έπειτα, αρχίζουν και πραγματοποιούνται περισσότερες έρευνες πάνω στην τεχνολογία αυτή με αποτέλεσμα να εμφανιστούν τα \eng{ChemFETs} και τα \eng{EnzymeFETs}, το καθένα από τα οποία έχει αντίστοιχα προτερήματα και μειονεκτήματα όμως και τα δύο αποτελούν σημαντική εξέλιξη της τεχνολογίας.
 Στις αρχές του 2010 άρχισαν να παρουσιάζονται έρευνες οι οποίες εξερευνούσαν παραλλαγές πάνω στην τεχνολογία της πύλης ενός \eng{ISFET}.
-Κάποιες από αυτές, είχαν θετικά αποτελέσματα ενώ κάποιες άλλες δεν μπόρεσαν να επιλύσουν τα ήδη υπάρχον προβλήματα.
+%Κάποιες από αυτές, είχαν θετικά αποτελέσματα ενώ κάποιες άλλες δεν μπόρεσαν να επιλύσουν τα ήδη υπάρχον προβλήματα.
 Από το 2015 όμως, ξεκινά η χρήση μικροσκοπικών ηλεκτροδίων στην πύλη των \eng{FET} που σηματοδοτεί και την ανάπτυξη εφαρμογών για την ανίχνευση πρωτεϊνών.
 Τέλος αξίζει να αναφέρουμε πως μετά το 2010, εμφανίζεται και η τεχνολογία των \eng{nanofluidics}.
 Πρόκειται για μηχανολογική κατεργασία σε μικροσκοπικό επίπεδο που σκοπό της έχει να δημιουργήσει ελεγχόμενα κανάλια ροής του προς εξέταση υλικού στον αισθητήρα.
@@ -133,17 +133,45 @@
 Η έννοια του \eng{ion-sensitive FET} ή αλλιώς \eng{ISFET} που παρουσιάστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1970 από τον \eng{P. Bergveld} \cite{Bergveld_1970} βασίστηκε στην τεχνολογία των \eng{metal-oxide-semiconductor FET (MOSFET)}.
 Η γενική αρχή του στηρίζεται στην ιδέα ότι ένα \eng{MOSFET} του οποίου η μεταλλική πύλη έχει αφαιρεθεί και το οποίο έχει βυθιστεί σε ένα διάλυμα, με την παράλληλη χρήση ενός ηλεκτροδίου αναφοράς, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ανιχνεύσει ιόντα. 
 Δεδομένης της σπουδαιότητας των ιόντων υδρογόνου οι αρχικές έρευνες στράφηκαν στην ανίχνευσή του.
-Στο σχήμα \ref{fig:isfet-principle} παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας.
-Εδώ το διάλυμα εμφανίζεται ως χωρητικότητα $\eng{C_{DL}}$-\eng{Double-layer}. Το φορτίο σ$_{0}$ "βλέπει" χωρητικότητες τόσο προς το \eng{FET} όσο και προς το διάλυμα. Η διαφορά ΔΨ$_{0}$ παρατηρείται από δύο διαλύματα με διαφορετικό βαθμού ιονισμού.
+\par Στο σχήμα \ref{fig:isfet-principle} παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας.
+Εδώ το διάλυμα εμφανίζεται ως χωρητικότητα $\eng{C_{DL}}$-\eng{Double-layer}. Το δυναμικό ψ$_{0}$ "βλέπει" χωρητικότητες τόσο προς το \eng{FET} όσο και προς το διάλυμα και είναι αυτό που ελέγχει τη ροή ρεύματος στο \eng{FET}.
+Η διαφορά ΔΨ$_{0}$ παρατηρείται από δύο διαλύματα με διαφορετικό βαθμού ιονισμού.
 Με αυτό τον τρόπο η μέτρηση του βαθμού ιονισμού ή του \eng{pH} ενός διαλύματος ισοδυναμεί με τη μέτρηση της χωρητικότητας $\eng{C_{DL}}$.
 
 \insertFigure{fig:isfet-principle}{src/ISFET-principle.png}{
-	Α) Απλουστευμένο μοντέλο μιας ηλεκτροχημικής κυψέλης με οξείδιο ως υλικό διεπαφής.
-	Το φορτίο στην επιφάνεια προκαλεί τη μεταβολή στο δυναμικό ΔΨ$_{0}$ \\
+	\\ Α) Απλουστευμένο μοντέλο ενός ηλεκτροχημικού αισθητήρα με οξείδιο ως υλικό διεπαφής.
+	Το φορτίο στην επιφάνεια προκαλεί τη μεταβολή στο δυναμικό ΔΨ$_{0}$. \\
 	Β) Το ισοδύναμο κύκλωμα του μοντέλου του αισθητηρίου, όπου $\eng{C_{DL}}$, $\eng{C_{OX}}$ και $\eng{C_{b}}$ είναι οι χωρητικότητες του διαλύματος, του οξειδίου και της περιοχής εξάντλησης αντίστοιχα, όπως περιγράφονται από τους \eng{Shoorideh-Chui} \cite{Shoorideh_Chui_2014}.
 }
 
-% III. Διαφοροποιήσεις - ΙV. ChemFET - V. EnzymeFET - VI. Προβλήματα και Αποτελέσματα
+\subsection{Τεχνολογία \eng{CMOS}}
+Ένα σημαντικό βήμα στην εξέλιξη των \eng{ISFET} ήταν η χρησιμοποίηση της κλασικής μεθόδου κατασκευής \eng{CMOS} ώστε να δημιουργηθούν συστοιχίες αισθητήρων \eng{pH} \cite{Bausells_et_al_1999}.
+Η υπάρχουσα τεχνολογία \eng{CMOS}, μη τροποποιημένη, είναι πολύ αξιόπιστη και βελτιστοποιημένη, επιτρέποντας την παραγωγή αισθητήρων με χαμηλή κατανάλωση και ευελιξία στην κατασκευή.
+Τα \eng{ISFET} που παράγονται με αυτή την τεχνική, κατασκευάζονται επεκτείνοντας το μέταλλο της πύλης του \eng{FET} ώστε αυτό να φτάσει στην επιφάνεια του ολοκληρωμένου.
+Δυστυχώς αυτή η προσέγγιση, αν και εύκολη στην παρασκευή, προσθέτει μια επιπλέον χωρητικότητα σε σειρά μεταξύ του διαλύματος και της πύλης, μειώνοντας τελικά την ευαισθησία και το εύρος μέτρησης \cite{Hu_Georgiou_2014}. 
+
+\subsection{Διαφοροποιήσεις}
+Με την πάροδο του χρόνο και με γνώμονα την προσπάθεια για αισθητήρες με καλύτερη ακρίβεια ή επιλεξιμότητα, προτάθηκαν αρκετές παραλλαγές της παραπάνω μεθόδου.
+Μια τέτοια παραλλαγή είναι το \eng{floating-gate FET} όπως παρουσιάστηκε το 2003 \cite{Shen_et_al_2003}, αλλά και με διάφορες παραλλαγές και μεταγενέστερα.
+\par Όπως φαίνεται και στο σχήμα \ref{fig:floating-gate-fet} αυτού του είδους ο αισθητήρας έχει δύο πύλες.
+Η μία χρησιμοποιείται για ανίχνευση και η άλλη για έλεγχο.
+Ηλεκτρικά και οι δύο έχουν ανάλογη λειτουργία και είναι χωρητικά συζευγμένες στον ίδιο ακροδέκτη.
+Έτσι αλλαγές στο φορτίο οποιασδήποτε πύλης επηρεάζουν το δυναμικό στο οξείδιο.
+
+\insertFigure{fig:floating-gate-fet}{src/floating-gate-fet.png}{\eng{Floating-gate FET}}
+
+\par Μια άλλη διαφοροποίηση είναι το \eng{double-gate ISFET}.
+Αυτό έχει παρόμοια δομή με το \eng{floating-gate}, με τη διαφορά ότι υλοποιεί τη δεύτερη πύλη στο πίσω μέρος αυξάνοντας την απόκριση του αισθητήρα.
+Η μορφή αυτή μελετήθηκε κυρίως για εφαρμογές από ανάλυση \eng{pH} μέχρι ανίχνευση \eng{DNA} και χρησιμοποιεί τεχνολογία τρανζίστορ λεπτού φίλμ \cite{Spijkman_et_al_2011a}, \cite{Spijkman_et_al_2011b}.
+
+\subsection{\eng{ChemFets}}
+Ένα \eng{ISFET} το οποίο έχει τροποποιηθεί ώστε να είναι ευαίσθητο σε ιόντα διαφορετικά του $Η^{+}$, ονομάζεται \eng{chem-FET} \cite{Schoning_Poghossian_2002}.
+Το βασικό συστατικό το οποίο επιτρέπει την επιλεξιμότητα του αισθητηρίου σε ορισμένα ιόντα έναντι άλλων που τυχών θα παρενέβαιναν της διαδικασίας είναι μία μεμβράνη \eng{ISM (ion-sensitive membrabe)}.
+Αυτή τοποθετείτε πάνω στην πύλη και δημιουργεί μια μη πολωμένη διεπαφή με το διάλυμα.
+Στην ιδανική περίπτωση, η διεπαφή είναι διαπερατή μόνο σε από κάποιο συγκεκριμένο ιόν, αλλά στην πράξη, τα διάφορα ιόντα παρεμβάλλονται και μεταφέρουν ένα πρόσθετο φορτίο στην πύλη μέσω της μεμβράνης, περιορίζοντας έτσι την εκλεκτικότητά της και αυξάνοντας το όριο ανίχνευσης.
+
+
+% V. EnzymeFET - VI. Προβλήματα και Αποτελέσματα
 
 \section{\eng{DNA} και \eng{RNA testing}}
 Τέλος, θα παρουσιαστεί μια εφαρμογή ενός ολοκληρωμένου βιοχημικού μικροαισθητήρα πάνω σε τεχνολογία \eng{CMOS}. Αυτός χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του \eng{DNA} ή \eng{RNA} παθογόνων μικροοργανισμών όπως \eng{Influenza A, Influenza B, Polio} και διαφόρων άλλων ιών. Ο μικροαισθητήρας αυτός χρησιμοποιεί έναν ΣΔ \eng{current-sensing modulator} ως ανιχνευτή και μια \eng{reverse-biased CMOS diode} ως μετατροπέα φωτονίων σε ηλεκτρόνια. Στη συνέχεια θα γίνει αναλυτικότερη εξήγηση της αρχής λειτουργίας του κυκλώματος εφόσον πρώτα παρουσιαστεί η γενική αρχή λειτουργίας ανίχνευσης μικροοργανισμών. 
@@ -168,13 +196,42 @@
 
 \bibitem{Bergveld_1970}
 \eng{
-	P. Bergveld, “Development of an Ion-Sensitive Solid-State Device for Neurophysiological Measurements,” IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. BME-17, issue 1, pp. 70-71, Jan. 1970.
+	P. Bergveld, “Development of an Ion-Sensitive Solid-State Device for Neurophysiological Measurements”, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. BME-17, issue 1, pp. 70-71, Jan. 1970.
 }
 \bibitem{Shoorideh_Chui_2014}
 \eng{
-	Shoorideh, K., Chui, C.O., "On the origin of enhanced sensitivity in nanoscale fet-based biosensors,". Proc. Natl. Acad. Sci, vol. 111, pp. 5111–5116, Apr. 8 2014. 
+	Shoorideh, K., Chui, C.O., "On the origin of enhanced sensitivity in nanoscale fet-based biosensors", Proc. Natl. Acad. Sci, vol. 111, pp. 5111–5116, Apr. 8 2014.
 }
 
+\bibitem{Bausells_et_al_1999}
+\eng{
+   Bausells, J., Carrabina, J., Errachid, A., Merlos, A., "Ion-sensitive field-effect transistors fabricated in a commercial cmos technology", Sens. Actuators B: Chem. vol. 57, pp. 56–62, 1999.
+}
+\bibitem{Hu_Georgiou_2014}
+\eng{
+   Hu, Y., Georgiou, P., "A robust isfet ph-measuring front-end for chemical reaction monitoring", IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. vol. 8, pp. 177–185. 2014.
+}
+
+\bibitem{Shen_et_al_2003}
+\eng{
+   Shen, N.Y.-M., Liu, Z., Lee, C., Minch, B.A., Kan, E.C.-C., "Charge-based chemical sensors: a neuromorphic approach with chemoreceptive neuron mos (C}ν\eng{MOS) transistors", IEEE Trans. Electron Devices vol. 50, pp. 2171–2178, 2003.
+}
+
+\bibitem{Spijkman_et_al_2011a}
+\eng{
+	Spijkman, M., Smits, E.C.P., Cillessen, J.F.M., Biscarini, F., Blom, P.W.M., de Leeuw, D.M., "Beyond the nernst-limit with dual-gate zno ion-sensitive field-effect transistors", Appl. Phys. Lett. vol. 98, 043502, 2011a.
+}
+
+\bibitem {Spijkman_et_al_2011b}
+\eng{
+	Spijkman, M.-J., Myny, K., Smits, E.C.P., Heremans, P., Blom, P.W.M., de Leeuw, D.M., "Dual-gate thin-film transistors, integrated circuits and sensors", Adv. Mater, vol. 23, pp. 3231–3242, 2011b. 
+}
+\bibitem{Schoning_Poghossian_2002}
+\eng{
+	Schoning, M.J., Poghossian, A., "Recent advances in biologically sensitive field-effect transistors (biofets)", Analyst vol. 127, pp. 1137–1151. 2002. 
+}
+
+
 \end{thebibliography}
 
 \end{document}