カーボンナノチューブ電界効果トランジスタを用いた一体型圧電・焦電センサー

• 研究課題/領域番号: 24710144
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田畑 博史 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00462705)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: カーボンナノチューブ / FET / P(VDF-TrFE) / 強誘電体ポリマー / 圧電性 / 焦電性 / センサー / イオンゲル / PVDF / ＦＥＴ

研究概要

本研究課題では、高感度で小型化可能な圧力・焦電センサーの実現を目指して、高感度な電荷センサーとして働くカーボンナノチューブ電界効果型トランジスタ（SWNT-FET）とPVDFや圧電性・焦電性ポリマーを組み合わせて、圧電効果や焦電効果によってコンダクタンスが変調されるデバイスを開発し、力の印加や光照射に対するその応答を調べることを目的とした。分極させたPVDF基板上に半導体SWNT分散薄膜を堆積して作製したデバイスを用いて、圧縮圧力や曲げ歪みに対するセンサー応答を測定した。また、SWNT薄膜上にイオンゲルを塗布することで、センサー応答が向上することを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Metal-Oxide-Layer-Coated Single Walled Carbon Nanotubes as a Sensor for Trace Amounts of Oxygen (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tabata, H. Fukuda, K. Matsushita, O. Kubo, T. Kikuchi, T. Sato, T. Kamimura, T. Ueda, R. Shimazaki, H. Tanjo, M. Horiuchi, and M. Katayama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 7 号: 3 ページ: 0351011-4
  • DOI: 10.7567/apex.7.035101
  • NAID: 210000137031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] PVDFシート上の半導体単層カーボンナノチューブ薄膜を利用した圧電デバイスの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井川剛士, 平知明, 孫永佳, 田畑博史, 久保理, 片山光浩
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県相模原市)
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] PVDFシート上の半導体単層カーボンナノチューブ薄膜を利用した圧電デバイスの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井川 剛士
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
• [学会発表] Responses for mechanical strain/stress of single walled carbon nanotube thin film deposited on piezoelectric flexible sheet (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Taira, T. Ikawa, H. Hotta, H. Tabata, O. Kubo, M. Katayama
  • 学会等名: The 26^<th> International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Royton Sapporo, Sapporo, Japan
  • 年月日: 2013-11-07
• [学会発表] 半導体単層カーボンナノチューブを用いた極微量NH3ガスセンシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 松竹直斗, 鈴木雄登, 野本龍一, 田畑博史, 久保理, 片山光浩, 上田剛, 嶋嵜僚太郎, 丹上博雅, 堀内雅司
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学田辺キャンパス(京都府田辺市)
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Gas Sensing using Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes Thin Film (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzuki, R. Nomoto, N. Matsutake, H. Tabata, O. Kubo, M. Katayama, T. Ueda, R. Shimazaki, H. Tanjo, M. Horiuchi
  • 学会等名: 第45回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2013-08-05
• [学会発表] Highly Sensitive Detection of Oxygen Gas by Perovskite Materials Decorated Single-Walled Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fukuda, K. Matsushita, H. Tabata, O. Kubo, M. Katayama, R. Shimazaki, H. Tanjo, M. Horiuchi
  • 学会等名: 第45回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2013-08-05
• [学会発表] ペロブスカイト型材料を被膜した単層カーボンナノチューブによる極微量酸素ガスの検知 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福田洋志, 松下八土史, 田畑博史, 久保理, 片山光浩, 菊池勉, 佐藤哲也, 上村隆裕, 上田剛, 嶋嵜僚太郎, 丹上博雅, 堀内雅司
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 半導体SWNT薄膜のNO2ガスに対する高感度応答メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 田畑博史, 鈴木雄登, 野本龍一, 松竹直斗, 平知明, 久保理, 片山光浩, 上田剛, 嶋嵜僚太郎, 丹上博雅, 堀内雅司
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Responses for mechanical strain/stress of single walled carbon nanotube thin film deposited on piezoelectric flexible sheet (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Taira
  • 学会等名: The 26th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Royton Sapporo, Hokkaido, Japan
• [学会発表] 半導体単層カーボンナノチューブを用いた極微量NH3ガスセンシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 松竹 直斗
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学田辺キャンパス（京都府田辺市）
• [学会発表] Gas Sensing using Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes Thin Film (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuto Suzuki
  • 学会等名: 第45回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] Highly Sensitive Detection of Oxygen Gas by Perovskite Materials Decorated Single-Walled Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Fukuda
  • 学会等名: 第45回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] ペロブスカイト型材料を被膜した単層カーボンナノチューブによる極微量酸素ガスの検知 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福田洋志
  • 学会等名: 第60回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県）
• [学会発表] 半導体SWNT薄膜のNO2ガスに対する高感度応答メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 田畑博史
  • 学会等名: 第60回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県）
• [学会発表] Giant chemiresistive response to gas molecules from semiconductiong single-walled carbon nanotube network (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Tabata, M. Katayama
  • 学会等名: The 25^<th> International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kobe Meriken Park Oriental Hotel, Kobe, Japan
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] Improved Properties of Gas- and UV-Responses of Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Nomoto, Y. Suzuki, K. Itabashi, H. Tabata, M. Katayama
  • 学会等名: 7th Photonics Center Symposium Nanophotonics in Asia 2012
  • 発表場所: Kanazawa Excel Hotel Tokyu, Kanazawa, Japan
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 金属酸化物修飾単層カーボンナノチューブによる極微量酸素分子の高感度センシング (2012)
  • 著者名/発表者名: 松下八土史, 福田洋志, 鈴木雄登, 板橋健太, 田畑博史, 片山光浩, 菊池勉, 上田剛, 嶋嵜僚太郎, 丹上博雅, 堀内雅司
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学城北地(愛媛県松山市)
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 半導体単層カーボンナノチューブを用いた超高感度ガスセンサー (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雄登, 野本龍一, 板橋健太, 田畑博史, 片山光浩, 上田剛, 嶋嵜僚太郎, 丹上博雅, 堀内雅司
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学城北地区(愛媛県松山市)
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] Giant Chemiresistive Response to Gas Molecules from Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotube Network (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Tabata
  • 学会等名: 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kobe Meriken Park Oriental Hotel (Hyogo)
• [学会発表] 半導体単層カーボンナノチューブを用いた超高感度ガスセンサー (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雄登
  • 学会等名: 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）
• [学会発表] 金属酸化物修飾単層カーボンナノチューブによる極微量酸素分子の高感度センシング (2012)
  • 著者名/発表者名: 松下八土史
  • 学会等名: 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）
• [学会発表] Improved Properties of Gas- and UV- Responses of Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Nomoto
  • 学会等名: 7th Photonics Center Sympoium Nanopohotonics in Asia 2012
  • 発表場所: Kanazawa Excel Hotel Tokyu (Ishikawa)
• [備考]
  • URL: http://nmc.eei.eng.osaka-u.ac.jp/index_j.html