| 研究課題/領域番号 |
16H04219
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
島ノ江 憲剛 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (10274531)
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| 研究分担者 |
西堀 麻衣子 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (20462848)
渡邉 賢 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 研究員 (90552480)
末松 昂一 九州大学, 総合理工学研究院, 研究員 (90637555)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ガスセンサ / 金属酸化物 / MEMS / レセプター / パルス駆動 / 超高感度 / ppt |
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| 研究実績の概要 |
マイクロガスセンサであるMEMSを用いてパルス駆動特性の評価を、Pd担持SnO2および無担持SnO2を用いて行った。パルス後の室温保持時間を長くするとパルス時のセンサ感度が上昇することがわかった。これはセンサ膜の温度が低い時にガスが内部まで拡散することに起因する。また、Pd担持の有無についてはPd担持の方が著しく高い感度を示した。これはレセプターの効果によるもので、センサの作動温度範囲についても影響を与えることがわかった。つまり、無担持SnO2の場合はセンサ駆動に高温を必要とするが、Pd担持SnO2はPdが酸素吸着や反応の起点となるため、センサ駆動温度は低温側にシフトする。さらに、それぞれの感応膜の厚さについても検討した結果、薄い膜では加熱保持が十分でなく、厚い膜においてセンサ感度の上昇が顕著であった。また、ガスの種類についても検討した結果、水素や一酸化炭素については、その感度上昇は大きくなく、メタノールやトルエンなどの部分酸化反応を生じるガスについて数倍の感度上昇が認められた。これらの条件を最適化し、１ppbのトルエンガスについてセンサ感度を評価したところ、これまでの申請者が報告していた世界最高感度を３倍以上上回る検知特性が得られた。また、トルエンガス濃度とセンサ感度の関係から、本センサはpptレベルの超高感度の特性を有することが明らかになった。現在、この結果について論文を執筆中であり、受理された段階で新聞発表を予定している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
レセプターの一つとしてナノサイズPdを分散担持したSnO2を用いたMEMSガスセンサについて感応膜厚、駆動条件などを最適化したところ、世界最高感度である、トルエンのppt検知に成功した。今後、もう一つのレセプターであるペロブスカイト型酸化物を微細分散することにより、更なる高感度化が見込める。
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| 今後の研究の推進方策 |
更なるセンサ感度向上を目指して、Pd担持量の増加、ナノサイズのペロブスカイト型酸化物の導入、これらダブルレセプターガスセンサの駆動条件の最適化などについて検討を行い、シングルpptレベルのガス検知を目指す。課題は、ppbレベルのガスボンベが１本数十万と効果であり、長期の繰り返し試験が難しいことである。
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