2010 Fiscal Year Annual Research Report
電界効果トランジスタ型水素ガスセンサの高性能化・高機能化
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21760052
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
中村 成志 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70336519)
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| Keywords | 水素 / 先端機能デバイス / 表面・界面物性 |
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| Research Abstract |
今年度は,検知濃度範囲の拡大を目指し,ゲート電極に使用するパラジウムの水素吸蔵による膨張量とそれにより導入される半導体層の歪みの効果を検証した.はじめに,AlGaN/GaN構造を有する高電子移動度トランジスタのゲート電極界面に対し,格子不整合に起因した歪みとは独立に歪みを導入した際の2次元電子ガス濃度と歪み量の相関を有限要素法および有限差分法を用いた解析により評価した.その結果,ゲート金属の膨張による歪みがガス検知に効果があることが分かったが,実際にその効果を発揮させるには,現実的には難しい膨張量が必要であることが明らかになった.
現在のデバイス構造は,触媒金属と半導体が直接接触している構造(MS)であるが,昨年度から引き続き実施している検知メカニズムの解明を目指した研究結果において,高感度化および検知濃度範囲拡大には次のことが重要な条件であることが分かった.
Pd-GaNやPd-AlGaNのMS界面特性では表面ピン止め係数(S値)が小さいことからショットキー障壁高さの変化量の一部しか検知に影響していない.そのため,MS界面に絶縁層をはさんだ金属-絶縁体-半導体(MIS)構造を利用することでS値を増大させることで,高感度および高濃度ガス検知に有効である.
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