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Development of gas sensors using nanogap electrodes

研究課題

研究課題/領域番号 20K05263
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

PHAN Trong・Tue  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (40869385)

研究分担者 真島 豊  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40293071)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードガスセンサ / ナノギャップ電極 / 酸化セリウム / Gas Sensor / Nanogap Electrodes / Cerium Oxide / Oxygen sensor / Solution-processed
研究開始時の研究の概要

In this research, I will demonstrate ms order response time and figure out the mechanism of sensor response on 10 nm scale oxygen sensor based on novel ultrafine nanogap electrodes platform, as well as parameters influenced on it.

研究実績の概要

本研究では、抵抗変化型ガスセンサの電極間隔(ギャップ長)に注目し、20 nmのナノギャップ電極とすることで、従来のガスセンサと比較して約300倍高速化したガスセンサを開発することに成功した。
ガスセンサは、医療・健康分野、環境分野、安全分野などさまざまな用途で利用されているが、今後さらに生活価値(QOL)の向上に貢献するにはその高速化・高機能化が欠かせない。本研究では、一般的な抵抗変化型ガスセンサについて、電子線リソグラフィを用いてギャップ長を制御することで、ギャップ長とガスセンサ応答の関係を検討した。その結果、ギャップ長が35 nm以下になるとガスセンサ応答が高速化することがわかった。本研究で開発した20 nmのナノギャップガスセンサでは、酸素ガスに対する応答速度を、一般的なギャップ長(12μm)のガスセンサの約300倍に高速化することに成功した。
本研究で研究開発したナノギャップガスセンサでは、電極材料として白金、ガス検出材料として酸化セリウムを用いた。このセンサの酸素、水素、一酸化炭素に対する応答を検討したところ、酸素ガスへの高い選択性があることがわかった。ただし、ナノギャップガスセンサを構築する際に最適なガス検出材料を選択すれば、どのガスに対するガスセンサでも高速化・高機能化することが可能であるため、産業用途への幅広い応用が期待される。
今後の課題としては、ガスセンサの回復特性の向上が挙げられる。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (1件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件)

  • [雑誌論文] 20-nm-Nanogap oxygen gas sensor with solution-processed cerium oxide2021

    • 著者名/発表者名
      Phan Trong Tue、Tosa Tsubasa、Majima Yutaka
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 343 ページ: 130098-130098

    • DOI

      10.1016/j.snb.2021.130098

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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