半導体多孔質構造を利用した機能的ナノ界面の高密度形成と高感度化学センシング技術

• 研究課題/領域番号: 21686028
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 佐藤 威友 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (50343009)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円); 2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2011年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2010年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2009年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
• キーワード: 半導体ナノ構造 / 多孔質構造 / 機能修飾 / 化学センサ / 電気化学

研究概要

ゲート検出部に多孔質構造を持つ新しいイオン感応性電界効果トランジスタ(ISFET)を提案し、その作製手法を確立するとともに素子の基本特性を明らかにした。電気化学的条件の制御により、基板垂直方向に直線的な孔の形成に成功した。また、構造表面に形成される形状の不規則的な乱れ層を完全に除去することにより、金属微粒子や有機分子による孔壁表面の機能化に成功した。さらに、試作した多孔質ゲート型ISFETはプレーナ型素子と比べて電流変化率が大きく、化学物質の高感度検出に有望であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation on Optical Absorption Properties of Electrochemically Formed Porous InP using Photoelectric Conversion Devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumazaki, T. Kudo, Z. Yatabe and T. Sato
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 印刷中
  • NAID: 120005322421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large photocurrent-response observed at Pt/InP Schottky interface formed on anodic porous structure (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Jinbo, T. Kudo, Z. Yatabe, T. Sato
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: vol. 520 号: 17 ページ: 5710-5714
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2012.04.031
  • NAID: 120004405512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization of an extremely low reflectance溶液pHとの関係(デバイスDSB)。surface based on InP porous nanostructuresfor application to photoelectrochemical solar cells (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Yoshizawa, T. Hashizume
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: vol. 518 号: 15 ページ: 4399-4402
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2010.02.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low Reflectance Surface Observed on InP Porous Structures after Photoelectrochemical Etching (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Yoshizawa, H. Okazaki, T.Hashizume
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: vol.25,no.42 号: 42 ページ: 83-88
  • DOI: 10.1149/1.3416205
  • NAID: 120003783345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Functionalization of InP Porous Nanostructures with a GOD Membrane for Amperometric Glucose Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, A. Mizohata, T. Hashizume
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: vol. 157 号: 2 ページ: H165-H165
  • DOI: 10.1149/1.3264634
  • NAID: 120001788352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization of an extremely low reflectance surface based on InP porous nanostructures for application to photoelectrochemical solar cells (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Yoshizawa, T.Hashizume
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 ページ: 4399-4402
  • NAID: 120002208930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low Reflectance Surface Observed on InP Porous Structures after Photoelectrochemical Etching (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Yoshizawa, H.Okazaki, T.Hashizume
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 25 ページ: 83-88
  • NAID: 120003783345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Functionalization of InP Porous Nanostructures with a GOD Membrane for Amperometric Glucose Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, A.Mizohata, T.Hashizume
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 157
  • NAID: 120001788352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization of an extremely low reflectance surface based on InP porous nanostru ctures for application to photoelectrochemical solar cells (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Yoshizawa, T.Hashizume
  • 雑誌名: Thin solid films 未定(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fundamental Study of InP-Based Open-Gate Field Effect Transistors for Application to Liquid-Phase Chemical Sensors (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshizawa, T. Sato, T. Hashizume
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: vol. 48 号: 9 ページ: 91102-91102
  • DOI: 10.1143/jjap.48.091102
  • NAID: 120001821841
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fundamental Study of InP-Based Open-Gate Field Effect Transistors for Application to Liquid-Phase Chemical Sensors (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Yoshizawa, T.Sato, T.Hashizume
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48 ページ: 91102-91102
  • NAID: 120001821841
  • 査読あり
• [学会発表] InP多孔質構造孔壁表面の機能化による光電変換素子への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神保亮平，渡部晃生, 佐藤威友
  • 学会等名: 第48回応用物理学会北海道支部/第９回日本光学会北海道地区 合同学術講演会
  • 発表場所: 釧路市生涯学習 センター（北海道釧路市）
• [学会発表] 電気化学的手法によるGaN多孔質構造の形成と光学特性の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊崎祐介，渡部晃生, 谷田部然治, 神保亮平, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成２５年春期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県厚木市）
• [学会発表] 電気化学的手法によるInP多孔質構造の形成と孔の位置制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保亮平, 谷田部然治, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成24年春期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] Photo-electrical response of InP porous structures and their application to photo-electric conversion devices (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Jinbo, T.Kudo, Y.Imai, Z.Yatabe, T.Sato
  • 学会等名: 2012 RCIQE International Workshop for Green Electronics
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-03-05
• [学会発表] Characterization and control of dry-etched AlGaN surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Z.Yatabe, Y.Hori, T.Sato, T.Hashizume
  • 学会等名: 2012 RCIQE International Workshop for Green Electronics
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-03-05
• [学会発表] pn接合基板上に形成したInP多孔質構造の光学特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 工藤智人, 佐藤威友
  • 学会等名: 第47回応用物理学会北海道支部/第8回日本光学会北海道地区合同学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] ポリスチレン微小球の自己組織化配列とリソグラフィ技術を利用した多孔質構造の形成と位置制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 今井雄大, 神保亮平, 谷田部然治, 佐藤威友
  • 学会等名: 第47回応用物理学会北海道支部/第8回日本光学会北海道地区合同学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-01-06
• [学会発表] High-sensitive ISFETs Based on Semiconductor Porous Nanostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 学会等名: BIT's 3rd Annual World Congress of NanoMedicine-2012
  • 発表場所: 深センコンベンションセンター(中国)
• [学会発表] Optical Absorption Properties of InP Porous Structures Formed by Electrochemical Process (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumazaki, T. Kudo, Z. Yatabe, T.Sato
  • 学会等名: 2012International Conference on Solid StateDevices and Materials
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府左京区)
• [学会発表] Optical Absorption Properties of InP Porous Structures Formed by Electrochemical Process (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumazaki, T. Kudo, Y. Yatabe and T. Sato
  • 学会等名: 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市左京区）
• [学会発表] Photoelectric-conversion Devices Based on InP Porous Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, R. Jinbo and Z. Yatabe
  • 学会等名: 2012 Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science
  • 発表場所: ハワイコンベンションセンター（ホノルル、米国）
• [学会発表] High-sensitive ISFETs Based on Semiconductor Porous Nanostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 学会等名: BIT’s 3rd Annual World Congress of NanoMedicine-2012
  • 発表場所: 深センコンベンションセンター（深セン、中国）
  • 招待講演
• [学会発表] ポリスチレン微小球の自己組織化配列とリソグラフィ技術を利用した半導体加工基板の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保亮平，今井雄大、谷田部然治、佐藤威友
  • 学会等名: 平成２４年秋期第７３回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学（愛媛県松山市）
• [学会発表] pn接合基板上に形成したInP多孔質構造の光学応答特性の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊崎祐介，工藤智人，谷田部然治, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成２４年秋期第７３回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学（愛媛県松山市）
• [学会発表] Photo-electrical response of InP porous structures formed on pn substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kudo, T.Sato
  • 学会等名: International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Characterization and control of dry-etched GaN surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: Z.Yatabe, S.Kim, N.Azumaishi, T.Sato, T.Hashizume
  • 学会等名: International Spmposium on Surface Science
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] Photoelectric Conversion Devices based on InP Porous Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Jinbo, T.Kudo, T.Sato
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター(名古屋市)
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] pn接合基板に形成したInP多孔質構造の光応答特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 工藤智人, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成23年秋期第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形市)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] ポリスチレン微小球の自己組織化配列とリソグラフィ技術を利用した多孔質構造の形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今井雄大, 神保亮平, 谷田部然治, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成23年秋期第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形市)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 電気化学的手法を用いたInP多孔質構造の形成と光電変換素子への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神保亮平, 岡崎拓行, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成23年秋期第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形市)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] ドライエッチしたGaNおよびAlGaN表面の評価と制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 谷田部然治, 東石直樹, 佐藤威友, 橋詰保
  • 学会等名: 平成23年秋期第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形市)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] ポリスチレン微小球の自己組織化配列とリソグラフィ技術を利用した半導体パターニング技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今井雄大, 岡崎拓行, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成23年春期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: (講演会中止)(発表成立)
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] InP多孔質構造を利用した光電変換素子の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 工藤智人, 岡崎拓行, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成23年春期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: (講演会中止)(発表成立)
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] 電気化学的手法によるInPポーラス孔壁表面の機能化と電気的特性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡崎拓行, 神保亮平, 佐藤威友
  • 学会等名: 化学系学協会北海道支部2011年冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2011-02-02
• [学会発表] pn接合基板上に形成したInP多孔質構造の光応答特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 工藤智人, 岡崎拓行, 佐藤威友
  • 学会等名: 第46回応用物理学会北海道支部/第7回日本光学会北海道地区合同学術講演会
  • 発表場所: 室蘭工業大学(室蘭市)
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] ポリスチレン微小球の自己組織化配列を利用した半導体マイクロパターニング技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今井雄大, 岡崎拓行, 佐藤威友
  • 学会等名: 第46回応用物理学会北海道支部/第7回日本光学会北海道地区合同学術講演会
  • 発表場所: 室蘭工業大学(室蘭市)
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] Photo-electrical response of InP porous structures formed on pn substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kudo, T. Sato
  • 学会等名: 2011 International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: タワーホール船橋(東京都江戸川区)
• [学会発表] High-Sensitive ISFETs based on InP Porous Structures (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, N.Yoshizawa
  • 学会等名: The 61st Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry (ISE)
  • 発表場所: Acropolis Conference Center(フランス)
  • 年月日: 2010-09-30
• [学会発表] 電気化学的手法によるInP多孔質構造の形成と孔壁表面の機能化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡崎拓行, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成22年秋期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎市)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] ポリスチレン微小球の自己組織化配列を利用したマイクロパターニングと半導体微細加工への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今井雄大, 岡崎拓行, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成22年秋期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎市)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] pn接合基板上に形成したInP多孔質構造の電気的評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 工藤智人, 岡崎拓行, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成22年秋期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎市)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] InP多孔質構造の光吸収特性と光電変換 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤威友, 岡崎拓行
  • 学会等名: 平成22年秋期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎市)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 多孔質構造を有するイオン感応性電界効果トランジスタ (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤威友, 岡崎拓行
  • 学会等名: 平成22年秋期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎市)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Electrochemical formation of InP porous structures for their application to photoelectric conversion devices (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Okazaki, T.Sato, T.Hashizume
  • 学会等名: 2010 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices (AWAD)
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都)
  • 年月日: 2010-06-30
• [学会発表] 電気化学的手法によるInP多孔質構造の形成と高感度化学センサへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤威友, 吉澤直樹, 岡崎拓行, 橋詰保
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
  • 発表場所: 北陸先端科学技術大学院大学(能美市)
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] Optical and Electrical Properties of InP Porous Structures Formed on P-N Substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Okazaki, T.Sato, N.Yoshizawa, T.Hashizume
  • 学会等名: 2010 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM)
  • 発表場所: 高松シンボルタワー(高松市)
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] 電気化学的手法を用いて形成したInPポーラス構造の電気的特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡崎拓行, 吉澤直樹, 佐藤威友, 橋詰保
  • 学会等名: 平成22年春期応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川県平塚市
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] Optical and Electrical Properties of InP Porous Structures Formed on p-n Substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, A.Mizohata, N.Yoshizawa, T.Hashizume
  • 学会等名: 2010 International RCIQE/CREST Joint Workshop
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 年月日: 2010-03-01
• [学会発表] InP-pn接合基板へのポーラス構造作製と形状および位置の制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡崎拓行, 吉澤直樹, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成22第45回応用物理学会北海道支部/第6回日本光学会北海道支部合同学術講演
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] InP-pn接合基板へのポーラス構造形成および電気的特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉澤直樹, 岡崎拓行, 佐藤威友, 橋詰保
  • 学会等名: 平成22第45回応用物理学会北海道支部/第6回日本光学会北海道支部合同学術講演
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] High-Sensitive ISFETs based on InP Porous Structures (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Yoshizawa
  • 学会等名: The 61st Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry (ISE)
  • 発表場所: Acropolisコンベンションセンター(フランス)
• [学会発表] Low Reflectance Surface Observed on InP Porous Structures after Photoelectroche mical Etching (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤威友, 吉澤直樹, 岡崎拓行, 橋詰保
  • 学会等名: 216th Meeting of the Electrochemical Society
  • 発表場所: Austria Center Vienna、ウィーン、オーストリア
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] ポーラス構造を形成したInP-pn接合基板の電気的特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉澤直樹, 岡崎拓行, 佐藤威友, 橋詰保
  • 学会等名: 平成21年秋期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] InP-pn接合基板へのポーラス構造作製と形状制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡崎拓行, 吉澤直樹, 佐藤威友
  • 学会等名: 平成21年秋期応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Formation and application of InP porous structures on p-n substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤威友, 吉澤直樹, 岡崎拓行, 橋詰保
  • 学会等名: 2009 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Appli cations of Advanced Semiconductor Devices(AWAD)
  • 発表場所: Hae-un-dae Grand Hotel、釜山、韓国
  • 年月日: 2009-06-25
• [学会発表] Low Reflectance Surface Observed on InP Porous Structures after Photoelectrochemical Etching (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Yoshizawa, H. Okazaki and T.Hashizume
  • 学会等名: 216th Meeting of the Electrochemical Society (ECS)
  • 発表場所: Austria Center Viena(オーストリア)
• [備考]
  • URL: http://hydrogen.rciqe.hokudai.ac.jp/~taketomo/ec/index.html
• [備考] 北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター・電気化学グループ
  • URL: http://hydrogen.rciqe.hokudai.ac.jp/~taketomo/ec/index.html
• [備考]
  • URL: http://hydrogen.rciqe.hokudai.ac.jp/~taketomo/ec/index.html
• [備考]
  • URL: http://hydrogen.rciqe.hokudai.ac.jp/~taketomo/ec/index.html
• [備考]
  • URL: http://hydrogen.rciqe.hokudai.ac.jp/~taketomo/ec/index.html
• [産業財産権] センサ及びセンサの製造方法 (2010)
  • 発明者名: 佐藤威友
  • 権利者名: 国立大学法人北海道大学
  • 産業財産権番号: 2010-094012
  • 出願年月日: 2010-04-15