2019 Fiscal Year Research-status Report
Gas sensing property of pyramid shaped ZnO particles
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17K06807
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
齋藤 紀子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20354417)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邉 賢 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90552480)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ガスセンサ / 酸化亜鉛 / 酸化物半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年のガスセンサには、従来の安全・安心に貢献する警報器だけでなく、健康・環境の分野や、より快適な暮らしや持続可能な社会の構築に期待が高まっており、小型化、省エネ化、モバイル・ウェアラブル機器への実装化が求められている。その実現には、材料の基礎的な理解と、その機能を最大限に引き出した高性能化、デバイス応用への課題の解決が必要である。半導体ガスセンサには、酸化スズ、酸化亜鉛などの半導体セラミックスが広く使われているが、センサ感度向上のためには、表面制御が重要であり、様々な形状の粒子の開発が盛んである。
本研究では、六角錐ピラミッド型の酸化亜鉛粒子のガスセンサ応用について検討した。この粒子を用いたガスセンサデバイスを作製し、粒子の結晶面がセンサ特性およびガス脱着特性に及ぼす影響を調べた。
水とエチレングリコールの混合溶媒を用いるソルボサーマル法により、（0001）面を底面に、｛1-10-1｝面を側面に持した六角錐ピラミッド型の酸化亜鉛粒子を合成し、粒子のキャラクタリゼーション、ガスセンサ特性を測定し、粒子作製条件の最適化を検討した。その結果、これまでの酸化亜鉛粒子に比べて、エタノール、アセトン、イソプレンなどの呼気中還元性ガスへの、極めて高いセンサ感度が得られた。
この酸化亜鉛粒子への貴金属ナノ粒子の付着の、センサ特性向上への効果について調べ、レセプタ粒子付着によって、感度向上とガス選択性に効果があることを確かめた。水蒸気の影響についても検討し、高湿度でも呼気相当濃度のガスの検知が可能であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
貴金属や金属酸化物のレセプタ付与の半導体ガスセンサの特性改善への効果を検討し、センサ感度とガス選択性を向上させた。また、水蒸気発生装置をセンサ測定装置に組み込み、加熱下でのセンサ測定を行い、呼気センサの可能性について検討した。その結果、呼気健康診断に期待の高い、アセトンとイソプレンガスの呼気相当濃度のガスの検知が可能であることが示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
ピラミッド型酸化亜鉛粒子のイソプレンガスセンサ特性についての論文投稿のため、追加実験を行う。特に、センサ感度の水蒸気の影響についての実験を行う。
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| Causes of Carryover |
予定していた、試薬類、特性評価用消耗品の購入は、所属機関の運営費で実施したため、当該次年度使用額が生じた。
この次年度使用額は、ガス配管部品の購入に使用する予定である。
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