| Project/Area Number |
22K04205
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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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, 工学部, 教授 (40312673)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 酸化チタンナノチューブ / 陽極酸化 / ガスセンサ / フォトリソグラフィ / ウェットプロセス / 局所陽極酸化 / 赤外分光法 / 集積化 / 嗅覚センサ |
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| Outline of Research at the Start |
センサはIoT技術に不可欠の技術である。特に嗅覚センサは、現在、医療、健康分野において注目されている。嗅覚センサを実現するためには、異なる特性を有する高感度なガスセンサの集積が必要である。そのためには、材料の均一性、フォトリソグラフィやセルフアラインメント技術への対応など集積化プロセスをも考慮した材料や手法の選定が必要不可欠である。本研究では、局所陽極酸化を同一基板上で異なる条件で行い、酸化チタンナノチューブ膜をベースとした特性の異なるマイクロガスセンサの同一基板上への構築を目指す。これらの技術は、超小型超低消費電力臭覚センサ作製のための基盤技術となり、IoT技術の発展に大きく貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、局所陽極酸化を同一基板上で異なる条件で行うことにより、酸化チタンナノチューブ膜をベースとした特性の異なるマイクロガスセンサの同一基板上への構築を目指している。そのために、セルフアライメント技術に対応した、フォトリソグラフィと陽極酸化技術とを組み合わせた局所陽極酸化技術による作製プロセスの確立及び、電気化学的な触媒金属の担持技術の確立を目指している。
電気化学的な金属触媒の担持において、印加電圧、電流を取得するプログラムを作成し、それを用いて銅(Cu)の堆積を試みた。はじめからアスペクト比の大きな酸化チタンナノチューブ膜に均一に堆積することは困難であるので、まず、表面ラフネスの大きなフッ素ドープ酸化スズ（FTO）基板に0.05M塩化銅中で3mAの電流を15秒印加した結果、Cuが堆積されていることを確認した。液面からの距離によってCuの形状や量が変化しているが、これは電圧降下によるものであると考えられるから、電圧制御による局所的な担持であれば、Cuの堆積を制御可能であると考えられる。
さらに、多孔質構造の均一性において最も古くから陽極酸化によってナノホールアレイを構造が研究されてきたポーラスアルミナを用いて検討を行った。その結果、陽極酸化を行う部分と行わない部分との境界付近において小さいサイズのナノホールの均一性が向上していることが示唆される結果を得た。今後詳細を調査する必要があると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
陽極酸化可能なTi薄膜は樹状成長していない緻密で有ることが重要である。このようなTi薄膜を堆積させるために、通常の1Pa程度よりも1桁小さい圧力程度で堆積する必要がある。しかし、令和5年度になって、これまで行ってきた0.3Pa程度においてプラズマが安定せず、DCマグネトロンスパッタを用いての緻密なTi膜の堆積ができなくなり、多少遅延している。
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| Strategy for Future Research Activity |
プラズマが不安定になる原因は複雑である。また、オーバーホールすることもできない。そこで、令和6年度ではターゲットとシールドリング(グランド)の距離をスペーサで調整することにより、0.3Pa程度で安定してプラズマが生成する条件を探し、緻密なTi薄膜を堆積させる。
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