2014 Fiscal Year Annual Research Report
多成分同時測定ワンチップガスセンサのためのセルフアラインメント局所陽極酸化技術
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25289080
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| Research Institution | Tokyo University of Technology |
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Principal Investigator |
木村 康男 東京工科大学, コンピュータサイエンス学部, 教授 (40312673)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
庭野 道夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)
平野 愛弓 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (80339241)
馬 騰 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (10734543)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ガスセンサ / 陽極酸化 / 酸化チタン / ナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、目的を達成するために、(1)局所陽極酸化技術の確立（薄膜堆積技術、パターニング技術、陽極酸化技術）、(2)表面修飾技術及び(3)ガスセンサの応答特性の評価・分析が必要であり、平成25年度において主にそれらの技術の構築に必要な装置の整備を進め、微小ガスセンサ構築のためのプロセスを構築した。そして、微小ガスセンサを再現性よく構築することが可能となった。また、電気化学的に電流を流したセンサにのみ触媒金属を担持できることも確認した。これらの結果を踏まえ、平成26年度では、センサ特性を制御するため、パルスの高さ、幅、レストタイムを制御することにより、同一基板上に作製されたTiO2ナノチューブマイクロセンサに均一に金属を堆積する技術を開発した。本研究では、Pt及びPdをTiO2ナノチューブマイクロセンサに堆積し、その特性を評価した。その結果、Ptを担持した場合、水素に対する感度が約300倍に向上し、一酸化炭素に対する感度が5倍向上した。一方、Pdを堆積した場合、水素に対して感度が約1.5倍向上したものの、一酸化炭素に対して感度は変化しなかった。これらの結果は、異なる金属を担持することによって、様々なガスに対する応答特性の異なるセンサを作製できることを示しており、複数のガスセンサの応答特性の違いによる吸着ガスの推定が可能であることを示唆している。
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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
本年度までの予定では、(1)局所陽極酸化技術の確立では、i)薄膜堆積・パターニング技術の確立及びii)陽極酸化プロセスの制御により、局所陽極酸化プロセスの安定化を目的としている。本年度、異動によりセンサ構築の環境が激変しており、場所によるパラメータの再調整等、これらを再度構築し直す必要性があるが、大きな問題とはならいと考えられる。(2)表面修飾技術では、パルスを印加し、その高さ、幅、レストタイムを制御することにより、電気化学的手法によって触媒金属を同一基板上のセンサに担持することに成功し、また、その特性が、担持した触媒金属によって異なることも確認した。この成果は、本研究の目的である特性の異なるセンサの集積化が可能であることを示唆しているものである。さらに、混合ガスによる特性の評価及びセンサ特性の解析を行うことにより、ガスセンサ応用としてのTiO2ナノチューブ膜の及び局所陽極酸化プロセスの有効性及びガスセンサの集積化の実現可能性について総括する予定である。
以上のように、異動により、再度のプロセス調整はあるものの、概ね「当初の計画以上に進展している。」といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、目的を達成するために、(1)局所陽極酸化技術の確立（薄膜堆積技術、パターニング技術、陽極酸化技術）、(2)表面修飾技術及び(3)ガスセンサの応答特性の評価・分析が必要である。これまでに、平成25年度において主にそれらの技術の構築に必要な装置の整備を進め、微小ガスセンサ構築のためのプロセスを構築した。しかし、異動により、それらの構築したプロセスの再調整が必要となっており、それらを来年度も推進する。
平成26年度までに、同一基板上に作製された各々のマイクロセンサに異種触媒金属を堆積するための技術を開発し、さらに、異なる触媒金属を堆積することにより、ガス応答特性の異なるガスセンサを構築できることを確認した。これらの技術を用いてさらに、複数センサによる混合ガスの測定を行う。得られた応答特性を主成分解析することにより、ガス種類を特定できるかを検討し、ガスセンサ応用としてのTiO2ナノチューブ膜及び局所陽極酸化プロセスの有効性及びガスセンサの集積化の実現可能性について研究を総括する。
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| Causes of Carryover |
H25年度に構築できなかったマスフローコントローラによるガス導入システムを構築する予定であったが、異動のためプロセス用の装置の再構築が必要となり、マスフローコントローラよりも不足するプロセス用の装置の優先度が上がったため、また、装置搬入予定の実験室がH26年度末に完成であったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
マスフローコントローラを流量計及び手動ニードルバルブによるガス導入システムで代用し、次年度使用額を主に用いて異動により不足した真空蒸着装置を新規に購入する。また、研究遂行に必要な基板や試薬・ガスなどの消耗品費、応用物理学会などの学会参加のための旅費、人件費・謝金、その他については主にH27年度に配分される補助金を用いる。
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