2018 Fiscal Year Annual Research Report
Orientation-controlled epitaxial growth of tungsten trioxide thin-films for sensor applications
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16K04936
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
矢野 満明 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40200563)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小池 一歩 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40351457)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 三酸化タングステン / エピタキシャル成長 / プロトンの注入と注出 / 結晶構造 / 電気特性 / 光学特性 / バイオセンサ / ガスセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、結晶構造と面方位を制御してWO3薄膜を作製する成膜技術を開発し、酵素反応で生成するプロトンの注入による導電率変調で溶液中の特定化学物質を検出するバイオセンサや、吸着ガスとの電荷移動にともなう導電率変調で大気中の特定化学物質を検出するガスセンサへ応用することを目的としており、補助事業期間内に以下の研究成果を得た。
１．分線エピタキシ法でｒ面サファイアを基板としたmonoclinic構造のWO3単結晶薄膜を成長させ、プロトン注入量の変化に伴う結晶構造と光学的・電気的特性変化の関係を系統的に調べた。また、LSATを基板としたcubic構造のWO3単結晶薄膜を成長させ、格子定数近接系におけるエピタキシャル成長膜の格子緩和過程の詳細を明らかにした。
２．低コストで量産性に優れた溶液塗布熱分解法でorthorhombic構造のWO3多結晶薄膜を作製する技術を開発し、その特性が蒸着法やスパッタリング法で成膜された薄膜に劣らないことを確認した。さらに、当該薄膜をガスセンサに加工してガス検出特性の測定とその解析を行い、窒素酸化物ガスに対して特異的に高い感度を有することを明らかにした。
３．WO3薄膜の表面に酵素を高密度に固定化し、かつ水溶液中での脱離を防ぐ方法として、シルクフィブロイン膜に包括固定化する方法と、長鎖アミノシランカップリング剤を用いて結合する方法を開発した。また、拡張ゲート電界効果型グルコースセンサの作製に両方法を適用し、いずれの方法においても従来技術をはるかに凌ぐ感度と繰り返し使用の耐久性を有することを確認した。
４．その他、バイオセンサ用の絶縁性ゲート酸化膜として、溶液塗布熱分解法によるHf0.5Zr0.5O2薄膜の作製方法を開発した。
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Research Products
(24 results)
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[Presentation] ガスセンサ応用に向けたMoS2トランジスタの作製と電気特性2019
Author(s)
前田翔児, P. Christopher, 金子豊和, 寺澤大樹, 福田 昭, 小山政俊, 藤元 章, 原田義之, 小池一歩, 矢野満明, V. Eric
Organizer
第66回応用物理学会春季学術講演会
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