シリコンカーバイドを用いた集積化インテリジェントガスセンサ

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455160
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 勝部 昭明 埼玉大学, 工学部, 教授 (70008879)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 秀和 埼玉大学, 工学部, 助手 (60223559) ; 前川 仁 埼玉大学, 工学部, 教授 (30135660)
• Keywords: シリコンカーバイド / 高温ガスセンサ / NOガスセンサ / LAPSガスセンサ / 半導体ガスセンサ / 集積化センサ

Research Abstract

シリコンカーバイド(SiC)をガスセンサに応用する研究を行った。そのためにまず結晶性および電気的特性の評価を行った。SiCは最近良好な結晶が得られるようになったが、Siと比べるとまだ結晶性は十分でない。このためデバイスを作製したときの歩留まりは必ずしも良くない。本研究では、MOS構造およびショットキー構造から結晶の特性評価を行った。その結果、523°Cまで良好なC-V特性が得られることがわかった。ショットキー特性もある程度良好な整流性を示すが、漏れ電流が大きい等の問題もある。界面準位密度は7x10^<11>eVcm^<-2>であった。次にNOxガスセンサの開発研究を行った。電極にPtを用いたショットキー構造により、NOガスの応答を調べた。その結果、常温程度から、500°C程度までの広い範囲にわたってNOガスを検出可能であることがわかった。ただし問題点として、結晶の内部抵抗が大きいこと、結晶に欠陥が多く歩留まりが悪いことなどがある。次に表面光電圧法(LAPS)を用いてガスセンサの研究を行った。Pt/SiO2/n・Si構造を用い、光をスイ-プして表面ポテンシャルの2次元像を測定した。その結果、NOに応答して2次元像が変化する様子を観測することに成功した。この成果は、集積化ガスセンサの開発に道を開くものであり、SiCを用いれば、高温の測定も可能である。
この他SiCに関する研究成果として、高純度のSiC多結晶として、高温でも使用できる高精度温度センサを開発した。

Research Products

• [Publications] H.Urida: "Hith resolution chemical image sensor using a high-specl digital SPV system" Sensors and Actuatois. 9・5. 267-278 (1997)
• [Publications] 国元 晃: "RFスパッタリング法によるSnO_2薄膜の膜構造のガス感度特性" 電気学会論文誌-E. 118・2. 141-146 (1997)
• [Publications] N. Hiratsuka: "Gas sensing characteristics of Zinc-Tin complex oxide thin filons with spinel-type structure" J. of the Ceramic Society of Japan. 104. 1053-1056 (1997)
• [Publications] W. Zhang: "A navel semiconductor NOgas sensoy operating at room temperature" Proc. 1997 Int. Conf. Solid-State Sensors & Actuators. 1. 569-572 (1997)
• [Publications] T. Oyabu: "Monitoring of Human Activities in Domestic Environment Using Oxide Gas Sensors" Proc. Third Intem. Symposium on Ceramic Sensors. 162-168 (1997)
• [Publications] 張文芸: "単結晶SiのShottky構造のNOxガスの検知" Proc. 9th Intern. Cong. Chem. Sensot Simp.