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ピラミッド型酸化亜鉛粒子のガスセンサ特性

研究課題

研究課題/領域番号 17K06807
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 無機材料・物性
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

齋藤 紀子  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20354417)

研究分担者 渡邉 賢  九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90552480)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードガスセンサ / 酸化亜鉛 / 酸化物半導体 / ナノ粒子 / 溶液プロセス / 表面
研究成果の概要

ソルボサーマル法により、六角錐ピラミッド型の酸化亜鉛粒子を合成し、粒子の結晶面がセンサ特性に及ぼす影響を調べた。これまでの酸化亜鉛粒子に比べて、イソプレンなどの呼気中還元性ガスへの極めて高いセンサ感度が得られ、ピラミッド型酸化亜鉛粒子の、ガスセンサ特性への結晶面の効果が確かめられた。この酸化亜鉛粒子への貴金属ナノ粒子の付着の、センサ特性向上への効果について調べ、感度向上とガス選択性に効果があることを確かめた。水蒸気の影響についても検討し、高湿度でも呼気相当濃度のガスの検知が可能であることを示した。また、金粒子担持のイソプレンガスへのガス選択性への効果を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年のガスセンサには、従来の安全・安心に貢献する警報器だけでなく、健康・環境の分野や、より快適な暮らしや持続可能な社会の構築に期待が高まっており、小型化、省エネ化、モバイル・ウェアラブル機器への実装化が求められている。本研究は、材料の基礎的な理解と、その機能を最大限に引き出した高性能化への技術に関するもので、デバイス応用への課題の解決に貢献できると考えている。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 13件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Au-Decorated 1D SnO2 Nanowire/2D WS2 Nanosheet Composite for CO Gas Sensing at Room Temperature in Self-Heating Mode2022

    • 著者名/発表者名
      Kim Jae-Hun、Sakaguchi Isao、Hishita Shunich、Suzuki Taku T.、Saito Noriko
    • 雑誌名

      Chemosensors

      巻: 10 号: 4 ページ: 132-132

    • DOI

      10.3390/chemosensors10040132

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study of oxygen diffusion in dense lanthanum oxide ceramics2021

    • 著者名/発表者名
      SAKAGUCHI Isao、SAITO Noriko、SUZUKI Taku T.、OHNISHI Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 129 号: 1 ページ: 79-82

    • DOI

      10.2109/jcersj2.20127

    • NAID

      130007965519

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2021-01-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly sensitive isoprene gas sensor using Au-loaded pyramid-shaped ZnO particles2021

    • 著者名/発表者名
      Saito Noriko、Haneda Hajime、Watanabe Ken、Shimanoe Kengo、Sakaguchi Isao
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 326 ページ: 128999-128999

    • DOI

      10.1016/j.snb.2020.128999

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Selective Homoepitaxial Growth of ZnO Layers on c(+)-Surface by Solvothermal Reaction in Water-Ethylene Glycol Solvent2020

    • 著者名/発表者名
      Saito Noriko、Haneda Hajime、Sakaguchi Isao
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 36 ページ: 23497-23501

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c03738

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Polarity dependent gas sensing properties of ZnO thin films2019

    • 著者名/発表者名
      Adachi Yutaka、Saito Noriko、Sakaguchi Isao、Suzuki Taku T.
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 685 ページ: 238-244

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2019.06.023

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Ambient Oxygen Partial Pressure on the Hydrogen Response of SnO2 Semiconductor Gas Sensors2019

    • 著者名/発表者名
      Koichi Suematsu, Ken Watanabe, Masayoshi Yuasa, Tetsuya Kida, Kengo Shimanoe
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 166 号: 8 ページ: B618-B622

    • DOI

      10.1149/2.1391906jes

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly Sensitive Ethanol Gas Sensor Using Pyramid-Shaped ZnO Particles with (0001) Basal Plane2018

    • 著者名/発表者名
      Noriko Saito, Ken Watanabe, Hajime Haneda, Isao Sakaguchi, Kengo Shimanoe
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 122 号: 13 ページ: 7353-7360

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b01936

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Highly sensitive VOC gas sensor using ZnO particles2021

    • 著者名/発表者名
      齋藤 紀子
    • 学会等名
      8th International Congress on Ceramics (ICC8)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synergistic Effects of Au and SnO2 Nanoparticles Decorated on WS2 Nanosheets for Flexible, Room-Temperature CO Gas Sensing2021

    • 著者名/発表者名
      キム ジェフン, Sang Sub Kim, 齋藤 紀子
    • 学会等名
      . 18th International Meeting on Chemical Sensors (18th IMCS)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Au nanoparticles-decorated SnO2 nanowire/WS2 nanosheet composite gas sensors for selective CO sensing2021

    • 著者名/発表者名
      キム ジェフン, 坂口 勲, 齋藤 紀子
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] スパッタ法で合成したドナー添加酸化スズ薄膜のガスセンサ特性2021

    • 著者名/発表者名
      坂口 勲, 齋藤 紀子, 鈴木 拓
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Highly sensitive VOC gas sensor using ZnO particles2021

    • 著者名/発表者名
      Noriko Saito
    • 学会等名
      8th International Congress on Ceramics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synergistic Effects of Au and SnO2 Nanoparticles Decorated on WS2 Nanosheets for Flexible, Room-Temperature CO Gas Sensing2021

    • 著者名/発表者名
      J. H. Kim, S. S. Kim, N. Saito
    • 学会等名
      18th International Meeting on Chemical Sensors
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化インジウム焼結体の緻密化とそれを利用した酸素欠陥と薄膜ガスセンサの検討2020

    • 著者名/発表者名
      坂口 勲, 齋藤 紀子, 鈴木 拓
    • 学会等名
      第58回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ピラミッド型酸化亜鉛粒子のイソプレンガスセンサ特性2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤紀子、坂口勲
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 難焼結性酸化物ターゲットの緻密化及びそれらを利用した薄膜ガスセンサの評価2020

    • 著者名/発表者名
      坂口勲・齋藤紀子・鈴木拓・安達裕
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Solvothermal Synthesis of ZnO Particles and Gas Sensor Application2019

    • 著者名/発表者名
      SAITO, Noriko, ADACHI, Yutaka, SAKAGUCHI, Isao.
    • 学会等名
      11th international conference on high-performance ceramics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化亜鉛球状粒子のソルボサーマル合成と階層構造2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤 紀子
    • 学会等名
      高密度励起ナノ・マイクロ光材料研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of doping on gas sensing properties of ZnO films2019

    • 著者名/発表者名
      ADACHI, Yutaka, SAKAGUCHI, Isao, SAITO, Noriko, SUZUKI, Taku
    • 学会等名
      The 11th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas sensing properties of MgxZn1-xO thin films2019

    • 著者名/発表者名
      ADACHI, Yutaka, SAITO, Noriko, SAKAGUCHI, Isao, SUZUKI, Taku.
    • 学会等名
      The 13rd Pacific Rim Conference of Ceramic Societies
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pyramid-Shaped ZnO Particles with High Sensitivity to Ethanol Gas2018

    • 著者名/発表者名
      N. Saito, K. Watanabe, K. Suematsu, H. Haneda, I. Sakaguchi, K. Shimanoe
    • 学会等名
      17th International Meeting on Chemical Sensors
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solvothermal Synthesis of ZnO Particles and Ethanol Gas Sensor Application2018

    • 著者名/発表者名
      N. Saito, K. Suematsu, K. Watanabe, A. Yutaka, H. Haneda, I. Sakaguchi, and K. Shimanoe
    • 学会等名
      11th Asian Meeting on Electroceramics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ZnO Particles with Hierarchical Structures and Gas Sensing Application2018

    • 著者名/発表者名
      N. Saito, H. Haneda, I. Sakaguchi; K. Watanabe and K. Shimanoe
    • 学会等名
      CIMTEC 2018, 14th Ceramics Congress
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Solvothermal Synthesis of ZnO Particles and Gas Sensor Application2017

    • 著者名/発表者名
      Noriko Saito, Koichi Suematsu, Ken Watanabe, Hajime Haneda, Isao Sakaguchi, Kengo Shimanoe
    • 学会等名
      7th GOSPEL Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Material design for gas sensor based on defect in metal oxide semiconductor2017

    • 著者名/発表者名
      Ken Watanabe
    • 学会等名
      7th GOSPEL Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ピラミッド型酸化亜鉛粒子のガスセンサ特性2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤 紀子・末松 昂一・渡邉 賢・羽田 肇 ・坂口 勲・島ノ江 憲剛
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrogen in Metal oxides semiconductors2017

    • 著者名/発表者名
      Ken Watanabe
    • 学会等名
      International Workshop on Multidisciplinary Research
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] においのセンシング、分析とその可視化、数値化2020

    • 著者名/発表者名
      齋藤紀子
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861048104
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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