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組成分布金属酸化物を用いた集積化マルチチャネル分子認識センサデバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J12232
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関東京大学 (2020)
九州大学 (2019)

研究代表者

ZENG Hao  東京大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードthousand-bit sensors / crossbar array / exhaled breath / sensing
研究開始時の研究の概要

(1) Fabrication of Multi-Element Metal Oxide Sensor Array: This sensor array based on multi-element composition spreading oxide sensing layer would greatly enhance the accuracy of complex molecular detection.
(2) Optimization of Material/Device Parameters:A distribution of chemical reactivity in the sensing layer is evaluated through measurements of sensor response to single species at each crossbar point.
(3) Electrical Discrimination of Complex VOCs: The evaluation system including optimized sensor array chip is built up to classify analyte gases.

研究実績の概要

With the support from JSPS during two years, the Thousand-bit sensor array has been successfully fabricated, and great progress in exhaled breath performance has been observed with high accuracy with reliability.
In the fabrication process of the sensor array, we have noticed the structure design and the materials selection of the unit in a thousand-bit sensor array can gigantically alter the performance of the device. To avoid the drawback of conventional laser-lithography, we have proposed a two-layer photoresist-assisted method to improve the reproducibility of our device performance. To avoid the contact problem between the sensing element and electrode, we used metallic metal oxide instead of conventional Ti contact. We successfully avoid the thermal oxidization on contact via using metallic Antimony doped Tin Oxide as electrode, meanwhile, we also observed that the anomalous behavior of the interface between ITO electrode and SnO2 single crystalline structure, which indicated that not all metallic oxide is suitable as electrode to avoid thermal degradation.
In the sensing unit design, we comprehensively did literature survey based on metal oxide nanomaterials based gas sensors to maximize the merit of our device. With the guidance from our literature review, we observed the disparity in individual based on the resistance variation from our original system by measuring the exhaled breath. Moreover, we successfully distinguished people who has drunk or not.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Metal-Oxide Nanowires Molecular Sensors and Their Promises2021

    • 著者名/発表者名
      H. Zeng, G. Zhang, K. Nagashima, T. Takahashi, T. Hosomi and T. Yanagida
    • 雑誌名

      Chemosensors

      巻: 9 号: 2 ページ: 41-41

    • DOI

      10.3390/chemosensors9020041

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Oxygen-Induced Reversible Sn-Dopant Deactivation between Indium Tin Oxide and Single-Crystalline Oxide Nanowire Leading to Interfacial Switching2020

    • 著者名/発表者名
      Zeng Hao、Takahashi Tsunaki、Seki Takehito、Kanai Masaki、Zhang Guozhu、Hosomi Takuro、Nagashima Kazuki、Shibata Naoya、Yanagida Takeshi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 号: 47 ページ: 52929-52936

    • DOI

      10.1021/acsami.0c16108

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement of pH Tolerance in Conductive Al-Doped ZnO Nanofilms via Sequential Annealing2020

    • 著者名/発表者名
      R. Yan, T. Takahashi, H. Zeng, T. Hosomi, M. Kanai, G. Zhang, K. Nagashima and T. Yanagida
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 3 号: 2 ページ: 955-962

    • DOI

      10.1021/acsaelm.0c01052

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvements of Electrical Characteristics of Single-Crystalline ZnO Nanowire Field-Effect Transistors via Self-Assembled Monolayer Modification2020

    • 著者名/発表者名
      Hao ZENG, Tsunaki TAKAHASHI, Takuro HOSOMI, Kazuki NAGASHIMA, Masaki KANAI, Guozhu ZHANG, and Takeshi YANAGIDA.
    • 雑誌名

      Engineering Sciences Reports

      巻: 41 ページ: 12-16

    • NAID

      120007053167

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Anomalous Reversible Sn-Dopant Deactivation between Indium Tin Oxide and Single-Crystalline Oxide Nanowire2021

    • 著者名/発表者名
      Hao Zeng,Tsunaki Takahashi,Takehito Seki,Masaki Kanai,Guozhu Zhang,Takuro Hosomi,Kazuki Nagashima,Naoya Shibata,Takeshi Yanagida
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Electrical Degradation of ITO Contact Electrodes on Metal Oxide Nanowires2019

    • 著者名/発表者名
      H. Zeng, T. Takahashi, M. Kanai, G. Zhang, T. Hosomi, K. Nagashima, and T. Yanagida
    • 学会等名
      International School and Symposium on Nanoscale Transport and phoTomics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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