AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistors,HEMT)是一种基于第三代半导体氮化镓(Ga N)的器件,它有着高载流子浓度和电子迁移率、化学稳定性以及易集成等优点,近年来已被运用于传感器的制作,并在现代食品安全、医疗健康和环境保护等重要领域有着广泛的应用前景。其中,延伸栅结构的AlGaN/GaN HEMT传感器被证明具有一定的优势。但由于实际操作过程中存在环境噪音因素影响,传统延伸栅结构的AlGaN/GaN HEMT传感器的实验结果精度会受到影响。因此,本论文从该问题出发,提出、设计并制备一种将延伸栅结构和差分设计相结合的AlGaN/GaN HEMT传感器,并就传感器的传感区域表面修饰及性能测试进行了研究。具体的研究内容包括:1.论文在分析传统的延伸栅AlGaN/GaN HEMT传感器的结构及工作原理的基础上,将差分设计的理念融入其中,构造两个完全相同的检测单元(测量单元和参考单元)分别用于检测目标物质和消除环境噪音信号。并通过理论分析该传感器的源漏电流和跨导与传感区域的结构尺寸相互之间的关系,结合微纳加工的可行性,设计了传感器的具体结构参数。2.通过预处理、台面隔离、欧姆接触、引线电极制作、延伸栅极制作以及PDMS封装等微纳加工工艺完成该差分延伸栅AlGaN/GaN HEMT传感器的制作。结合电化学法中2-巯基丁二酸能够有效的与传感器传感表面的金纳米颗粒(Au NPs)反应形成Au-S键,并对铁离子表现出良好的特异性络合反应,因此我们以此来测试传感器的性能。将该传感器的两个检测单元中的测量单元的传感表面采用2-巯基丁二酸进行修饰,而参考单元不修饰。3.测量单元延伸栅表面的2-巯基丁二酸与不同浓度的铁离子之间的络合反应引起测量单元的延伸栅极表面发生点位变化,改变源漏电流的大小,而参考单元无修饰,只受噪音因素的影响,视为环境噪音信号。因此用测量单元的输出消去参考单元的输出则可得到精度更高的实验结果。实验结果表明,该传感器较于普通的延伸栅AlGaN/GaN HEMT传感器能够有效降低噪音因素的影响,使检测限低至10 f M,提高了一个数量级。并且也拥有更大的检测范围,10 f M-100μM。该研究表明,这种新颖独特的差分延伸栅的设计可以克服普通延伸栅AlGaN/GaN HEMT传感器的缺点,并显著提高AlGaN/GaN HEMT传感器的整体性能。