酸化亜鉛粒子の階層構造を利用したＶＯＣガスセンサ

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26420688
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 齋藤 紀子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 光・電子材料ユニット, 主任研究員 (20354417)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 酸化亜鉛 / 粒子 / 階層構造 / センサ

Outline of Annual Research Achievements

ピラミッド型微粒子が規則的に集合した内部階層構造を有する球状酸化亜鉛粉末の、ＶＯＣガスセンサの応用について検討した。エチレングリコールを用いる水熱合成法により、c(+)面を表面に向け規則的に凝集したピラミッド型粒子で構成された球状酸化亜鉛粒子を合成し、さらにc(+)面への選択的貴金属ナノ粒子付着を検討した。この粉末を用いてガスセンサを作製し、酸化亜鉛粒子の内部構造効果と貴金属ナノ粒子の付着効果によるセンサ感度の向上を目指した。
センサデバイス作製と特性の評価を行うため、酸化亜鉛粒子を製膜する条件を検討した。基板上のディップコーティングおよびスクリーンプリントの方法による製膜を検討した。多孔性セラミックス薄膜は、微構造観察、細孔径分布測定、赤外分光などの手法で評価した。
製膜した酸化亜鉛薄膜に電極を付け、センサデバイスを作製を検討した。作製したデバイスのガス導入時の抵抗測定を行い、薄膜の微構造、貴金属ナノ粒子の付着特性と、デバイス性能との関係を調べた。その結果、合成条件を変えて酸化亜鉛粒子の形状を変化させることで、センサ特性を向上できることが分かった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、センサデバイス作製と特性の評価を行った。
酸化亜鉛粒子を製膜する条件を検討した。基板上のディップコーティングおよびスクリーンプリントの方法による製膜を検討した。多孔性セラミックス薄膜は、微構造観察、細孔径分布測定、赤外分光などの手法で評価した。
製膜した酸化亜鉛薄膜に電極を付け、センサデバイスを作製した。作製したデバイスのガス導入時の抵抗測定を行い、薄膜の微構造、貴金属ナノ粒子の付着特性と、デバイス性能との関係を調べた。その結果、合成条件を変えて酸化亜鉛粒子の形状を変化させることで、センサ特性を向上できることが分かった。

Strategy for Future Research Activity

今後は、最終年度として、本研究の総括を行う。
c(+)面を表面に向けて規則的に凝集したナノ粒子で構成された内部構造を有する酸化亜鉛粉末のＶＯＣガスセンサへの適用性と、貴金属ナノ粒子の配列効果について考察する。さらに、酸化亜鉛球状粒子の内部構造への貴金属ナノ粒子の付着と特性との関係から、デバイス特性の向上について指針を出したい。

Causes of Carryover

試料のキャラクタリゼーションとして、透過型電子顕微鏡による断面観察依頼を計画していたが、試料作製が間に合わなかったため、次年度に行うことにした。

Expenditure Plan for Carryover Budget

試料のキャラクタリゼーションとして、透過型電子顕微鏡による断面観察依頼に使用する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] レンヌ第一大学(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: レンヌ第一大学
• [Journal Article] Inorganic Molybdenum Octahedral Nanosized Cluster Units, Versatile Functional Building Block for Nanoarchitectonics (2015)
  • Author(s): S. Cordier, F. Grasset, Y. Molard, M. Amela-Cortes, R. Boukherroub, S. Ravaine, M. Mortier, N. Ohashi, N. Saito, H. Haneda
  • Journal Title: Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials Volume: 25 Pages: 189-204
  • DOI: 10.1007/s10904-014-0112-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] W添加酸化亜鉛とZn添加酸化スズ薄膜のセンサ特性 (2016)
  • Author(s): 坂口勲,安達裕,渡邉賢,齋藤紀子,鈴木拓
  • Organizer: 日本セラミックス協会2016年 年会
  • Place of Presentation: 早稲田大学、東京
  • Year and Date: 2016-03-14 – 2016-03-16
• [Presentation] Elemental and isotopic analysis of Solid state Interface and Nano-materials with Secondary Ion Massspectrometry (2015)
  • Author(s): H. HANEDA, I. SAKAGUCGI, K. WATANABE, N. SAITO, and N. OHASHI
  • Organizer: 5th UR1 - CNRS - NIMS - Saint-Gobain Workshop
  • Place of Presentation: フランス レンヌ市
  • Year and Date: 2015-10-12 – 2015-10-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Synthesis of Al-doped Li7La3Zr2O12 Powder by Polymerized Complex Method (2015)
  • Author(s): Noriko Saito, Shouichi Sugata, Ken Watanabe, Akio Watanabe, Tsuyoshi Ohnishi, Hajime Haneda, Yosuke Suzuki and Itaru Honma
  • Organizer: 5th UR1 - CNRS - NIMS - Saint-Gobain Workshop
  • Place of Presentation: フランス レンヌ市
  • Year and Date: 2015-10-12 – 2015-10-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 酸化亜鉛薄膜のガスセンサ特性 (2015)
  • Author(s): 安達裕,渡邉賢,齋藤紀子,鈴木拓,坂口勲,大橋直樹
  • Organizer: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • Year and Date: 2015-09-13 – 2015-09-16