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酸化タングステン薄膜の構造制御エピタキシャル成膜と超高感度バイオセンサへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K04936
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 応用物性
研究機関大阪工業大学

研究代表者

矢野 満明  大阪工業大学, 工学部, 教授 (40200563)

研究分担者 小池 一歩  大阪工業大学, 工学部, 教授 (40351457)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード三酸化タングステン薄膜 / エピタキシャル成長 / 結晶構造 / プロトンの注入と注出 / 電気特性 / 光学特性 / バイオセンサ / ガスセンサ / 三酸化タングステン / 電気特性の変化 / 光学特性の変化 / 結晶工学 / 電子・電気材料 / 半導体物性
研究成果の概要

結晶構造と面方位を制御した三酸化タングステン(WO3)薄膜を作製する成膜技術を開発し,当該薄膜を用いてプロトンの注入・注出にともなうエレクトロクロミック特性と,格子定数近接系エピタキシャル成長における格子緩和過程の詳細を明らかにした.また,WO3薄膜をバイオセンサに応用するための酵素固定化方法の開発と,ガスセンサに応用するための低コスト成膜技術の開発ならびにガス感度特性の評価を行った.研究成果は14件の学術雑誌掲載論文と31件の学会発表として,社会に公表した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義:結晶構造と面方位が制御されたWO3薄膜を作製してプロトンの注入・注出に関する詳細な知見を得ることで,新規センサやイオンエレクトロニクス素子の実現に資するのみならず,相変化型メモリや次世代バッテリの固体電解質ならびにスマートウインドウの研究に有用な情報を提供した.
社会的意義:上記を通じて企業の技術開発に役立つ知見を公開したほか,WO3薄膜をバイオセンサやガスセンサへ適用するために必要な要素技術を開発し,超スマート社会を支える高機能センサの実現に貢献した.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 長鎖アミノシランを用いて酵素を固定化した拡張ゲート電界効果トランジスタのグルコース検出特性2019

    • 著者名/発表者名
      小池一歩,大西勇輔,池 広大,広藤裕一,中村吉伸,矢野満明
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007657528

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電界効果トランジスタ型バイオセンサ応用に向けたスピンコート法によるフィブロイン薄膜の作製と特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      小池一歩,池 広大,大西勇輔,佐々木太鳳,広藤裕一,矢野満明
    • 雑誌名

      材料

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007731502

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 溶液塗布熱分解法で作製したHf0.5Zr0.5O2薄膜の特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      矢野満明,井上泰一,大田宗司,河本泰輝,広藤裕一,小山政俊,小池一歩
    • 雑誌名

      材料

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007731500

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] (001) Si基板直上へのY doped HfO<sub>2</sub>薄膜のエピタキシャル成長2018

    • 著者名/発表者名
      小池一歩,村上聡,岩田知也,亀井龍真,矢野満明
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 号: 9 ページ: 844-848

    • DOI

      10.2472/jsms.67.848

    • NAID

      130007485366

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2018-09-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochromic properties of epitaxial WO3 thin films grown on sapphire substrates2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuaki Yano, Wataru Kuwagata, Hiroki Mito, Kazuto Koike, Shintaro Kobayashi, Katsuhiko Inaba
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 10 ページ: 100309-100309

    • DOI

      10.7567/jjap.57.100309

    • NAID

      210000149697

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      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-mobility single-crystalline WO3 epitaxial films grown on LSAT substrates2018

    • 著者名/発表者名
      H. Mito, R. Nakamura, K. Koike, S. Sasa, M. Yano, S. Kobayashi, K. Inaba
    • 雑誌名

      IEEE Xplore

      巻: IMFEDK 2018 ページ: 46-47

    • DOI

      10.1109/imfedk.2018.8581977

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      2018 実績報告書
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  • [雑誌論文] Gas sensing characteristics of a WO3 thin film prepared by a sol-gel method2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuaki Yano, Tomoya Iwata, Satoshi Murakami, Ryouma Kamei, Taichi Inoue, Kazuto Koike
    • 雑誌名

      Proceedings

      巻: 2-13 ページ: 723-723

    • DOI

      10.3390/proceedings2130723

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      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 塗布熱分解法で成膜したWO3のNOガス検出特性2018

    • 著者名/発表者名
      岩田知也,村上 聡,亀井龍真,小池一歩,大松 繁,矢野満明
    • 雑誌名

      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム講演論文集

      巻: ―

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      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 長鎖アミノシランを用いて酵素を固定化した拡張ゲート電界効果トランジスタのグルコース検出特性2018

    • 著者名/発表者名
      大西勇輔,池 広大,小山真由子,広藤裕一,中村吉伸,小池一歩,矢野満明
    • 雑誌名

      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム講演論文集

      巻: ―

    • NAID

      130007657528

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      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Polarity-Dependence of the Defect Formation in C-axis Oriented ZnO by the Irradiation of an 8 MeV Proton Beam2018

    • 著者名/発表者名
      K. Koike, M. Yano, S. Gonda, A. Uedono, S. Ishibashi, K. Kojima, S. F. Chichibu
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 123 号: 16 ページ: 161562-161562

    • DOI

      10.1063/1.5010704

    • NAID

      120007133775

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      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protonation-Induced Change on Optical, Electrical, and Structural Properties of Epitaxial WO3 films2017

    • 著者名/発表者名
      W. Kuwagata, H. Mito, S. Murakami, K. Koike, Y. Harada, S. Sasa, M. Yano
    • 雑誌名

      IEEE Xplore

      巻: IMFEDK2017 ページ: 58-59

    • DOI

      10.1109/imfedk.2017.7998041

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochromic properties of single-crystalline tungsten trioxide films grown by molecular beam epitaxy2016

    • 著者名/発表者名
      T. Murayama, W. Kuwagata, K. Koike, Y. Harada, S. Sasa, M. Yano, S. Kobayashi, K. Inaba
    • 雑誌名

      IEEE Xplore

      巻: 2016 ページ: 16181192-16181192

    • DOI

      10.1109/imfedk.2016.7521686

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Growth and crystallographic characterization of molecular beam epitaxial WO3 and MoO3/WO3 thin films on sapphire substrates2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yano, K. Koike, M. Matsuo, T. Murayama, H. Harada, K. Inaba
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 381 ページ: 32-35

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Glucose sensing by an enzyme-modified ZnO-based FET2016

    • 著者名/発表者名
      K.Koike, M.Yano, Y.Mori, S.Sasa, Y.Hirofuji, M.Yano
    • 雑誌名

      Procedia Engineering

      巻: 168 ページ: 84-88

    • DOI

      10.1016/j.proeng.2016.11.153

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 溶液塗布熱分解法によるHf0.5Zr0.5O2薄膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      井上泰一,亀井龍真,中村領太,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      平成30年度日本材料学会半導体エレクトロニクス部門第1回講演会・見学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ミスト化学気相成長法によるWO3薄膜の成長2019

    • 著者名/発表者名
      亀井龍真,井上泰一,小山政俊,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      平成30年度日本材料学会半導体エレクトロニクス部門第1回講演会・見学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 対向ターゲット式スパッタリング法によるHf0.5Zr0.5O2薄膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      河本泰輝,大田宗司,森口乃理子,小池一歩,矢野満明,中光 豊,門倉貞夫
    • 学会等名
      平成30年度日本材料学会半導体エレクトロニクス部門第1回講演会・見学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ガスセンサ応用に向けたMoS2トランジスタの作製と電気特性2019

    • 著者名/発表者名
      前田翔児, P. Christopher, 金子豊和, 寺澤大樹, 福田 昭, 小山政俊, 藤元 章, 原田義之, 小池一歩, 矢野満明, V. Eric
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] High-mobility single-crystalline WO3 epitaxial films grown on LSAT substrates2018

    • 著者名/発表者名
      H. Mito, R. Nakamura, K. Koike, S. Sasa, M. Yano, S. Kobayashi, K. Inaba
    • 学会等名
      IEEE 28th International Workshop Futre of Electron Devices, Kansai
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas sensing characteristics of a WO3 thin film prepared by a sol-gel method2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yano, T. Iwata, S. Murakami, R. Kamei, T. Inoue, K. Koike
    • 学会等名
      32nd Eurosensors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Disorder and weak localization near charge neutral point in Ti-cleaned single-layer graphene2018

    • 著者名/発表者名
      A. Fujimoto, C. J. Perini, D. Terasawa, A. Fukuda, Y. Harada, S. Sasa, M. Yano
    • 学会等名
      34th International Conference on Physics of Semiconductors.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The origin and properties of intrinsic nonradiative recombination centers in the bulk and epitaxial ZnO2018

    • 著者名/発表者名
      S. F. Chichibu, K. Kojima, K. Koike, M. Yano, S. Gonda, S. Ishibashi, A. Uedono
    • 学会等名
      10th International Workshop on ZnO
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 溶液塗布法によるガラス基板へのWO3薄膜の作製と特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      村上 聡,小山真由子,原田義之,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高純度ZnO中のSRH型非輻射再結合中心の起源と捕獲断面積2018

    • 著者名/発表者名
      秩父重英,小島一信,小池一歩,矢野満明,權田俊一,石橋章司,上殿明良
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 絹フィブロインで酵素を固定化した拡張ゲートFETのグルコース検出特性2018

    • 著者名/発表者名
      池 広大,大西勇輔,広藤裕一,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 塗布熱分解法で成膜したWO3のNOガス検出特性2018

    • 著者名/発表者名
      岩田知也,村上 聡,亀井龍真,小池一歩,大松 繁,矢野満明
    • 学会等名
      電気学会第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 長鎖アミノシランを用いて酵素を固定化した拡張ゲート電界効果トランジスタのグルコース検出特性2018

    • 著者名/発表者名
      大西勇輔,池 広大,小山真由子,広藤裕一,中村吉伸,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      電気学会第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 絹フィブロインで酵素を固定化した拡張ゲートFET型グルコースセンサの開発:高感度・高耐久測定の実現2018

    • 著者名/発表者名
      池 広大, 大西勇輔, 広藤裕一, 小池一歩, 矢野満明
    • 学会等名
      平成30年度日本材料学会半導体エレクトロニクス部門第2回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 長鎖アミノシランを用いて酵素を固定化した拡張ゲート電界効果トランジスターのグルコース検出特性2018

    • 著者名/発表者名
      大西勇輔,池 広大,広藤裕一,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ゾル・ゲル法で成膜した酸化タングステン膜のガス検知特性2018

    • 著者名/発表者名
      岩田知也,村上 聡,亀井龍,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      平成29年度日本材料学会半導体エレクトロニクス部門第1回講演会・見学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 絹フィブロインで酵素を固定化した拡張ゲート電界効果トランジスターのグルコース検出特性2018

    • 著者名/発表者名
      池 広大,大西勇輔,広藤裕一,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      平成29年度日本材料学会半導体エレクトロニクス部門第1回講演会・見学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] プロトンをインターカレーションした単結晶WO3薄膜の状態保持特性2017

    • 著者名/発表者名
      桒形航行、美藤大輝、村上聡、岩田知也、小池一歩、原田義之、矢野満明、稲賀克彦、小林信太郎
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] グルコースの連続モニタリングに向けたZnO系溶液ゲートFETへの酵素固定化方法の改善2017

    • 著者名/発表者名
      森結菜、大西勇輔、池広大、広藤裕一、小池一歩、矢野満明
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrochromic properties of c-axis oriented monoclinic tungsten trioxide epitaxial films grown by molecular beam epitaxy2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yano, W. Kuwagata, H. Mito, S. Murakami, Y. Hirofuji, Y. Harada, K. Koike, S. Kobayashi, K. Inaba
    • 学会等名
      European Materials Research Society 2017 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarity-dependent defect formation in c-axis oriented ZnO2017

    • 著者名/発表者名
      K. Koike, W. Kuwagata, H. Mito, M. Yano, S. Gonda, A. Uedono, S. Ishibashi, K. Kojima, S. F. Chichibu
    • 学会等名
      29th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Protonation-induced change on optical, electrical, and structural properties of epitaxial WO3 films2017

    • 著者名/発表者名
      W. Kuwagata, H. Mito, S. Murakami, K. Koike, Y. Harada, S. Sasa, M. Yano
    • 学会等名
      The 2017 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲート表面に酵素を含む絹フィブロイン膜を固定化した拡張ゲート電界効果トランジスターのグルコース検出特性2017

    • 著者名/発表者名
      池 広大,大西勇輔,広藤裕一,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ゾル・ゲル法を用いた三酸化タングステン薄膜の作製と評価2017

    • 著者名/発表者名
      村上 聡,岩田知也,亀井龍真,小池一歩,矢野満明
    • 学会等名
      平成29年度日本材料学会半導体エレクトロニクス部門・ナノ材料部門合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] MBE 成長したWO3 薄膜のプロトネーションによる構造変化2017

    • 著者名/発表者名
      桒形航行,美藤大輝,小池一歩,原田義之,矢野満明,稲葉克彦,小林信太郎,稲葉克彦
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] LSAT基板を用いた単結晶WO3薄膜の分子線エピタキシャル成長2017

    • 著者名/発表者名
      美藤大輝, 桒形航行, 小池一歩, 原田義之, 矢野満明, 稲葉克彦, 小林信太郎
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 集積型ヘルスケアチップ実現に向けたZnO系バイオFET2016

    • 著者名/発表者名
      森結菜、小池一歩、矢野満明
    • 学会等名
      日本材料学会半導体エレクトロニクス部門平成28年度第2回研究会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学、京都府京都市
    • 年月日
      2016-11-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MBE成長した単結晶WO3薄膜のエレクトロクロミック特性(2)2016

    • 著者名/発表者名
      村山喬之、桑形航行、原田義之、佐々誠彦、矢野満明、稲葉克彦、小林信太郎
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟県新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Glucose sensing by an enzyme-modified ZnO-based FET2016

    • 著者名/発表者名
      K. Koike, Y. Mori, S. Sasa, Y. Hirofuji, M. Yano
    • 学会等名
      Eurosensors 2016
    • 発表場所
      Budapest Congress Center, Budapest, Hungary
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 三酸化タングステン薄膜へのプロトンインターカレーション2016

    • 著者名/発表者名
      桒形航行、村山喬之、小池一歩、原田義之、佐々誠彦、矢野満明、小林信太郎、稲葉克彦
    • 学会等名
      日本材料学会半導体エレクトロニクス部門平成28年度第1回研究会
    • 発表場所
      大阪府立大学、大阪府堺市
    • 年月日
      2016-07-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrochromic properties of single-crystalline tungsten trioxide films grown by molecular beam epitaxy2016

    • 著者名/発表者名
      M. Murayama, W. Kuwagata, K. Koike, H. Harada, S. Sasa, M. Yano, S. Kobayashi, K. Inaba
    • 学会等名
      IEEE 2016 International Meeting for Future Electron Devices, Kansai
    • 発表場所
      Ryukoku University, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 大阪工業大学 研究者総覧

    • URL

      http://research-db.oit.ac.jp/html/100000602_ja.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 大阪工業大学ナノ材料マイクロデバイス研究センター

    • URL

      http://www.oit.ac.jp/japanese/nanotech

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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