| 研究概要 |
小型,安価で耐環境性に優れた水素ガスセンサの開発を目指し,今年度は,電界効果トランジスタ型水素ガスセンサの検知メカニズムの解明を目的として研究を推進した.特に,パラジウム電極/III族窒化物半導体の表面および界面の水素ガス雰囲気中での電気特性を評価した.水素吸蔵によるパラジウム電極自体の仕事関数変化を明らかにするため,ケルビン法を用いて仕事関数の水素ガスに対する応答特性,雰囲気中の酸素濃度依存性および湿度の影響を測定した.また,水素ガス濃度変化に対する電極/半導体界面の電気的特性変化を明らかにするために,デバイスの電流-電圧特性および容量-電圧特性を評価した.
その結果,金属の仕事関数に対してショットキー障壁高さが変化する割合を意味するs-factorを考慮することで,水素ガス濃度に対するパラジウムの仕事関数変化量とショットキー障壁高さ変化量との対応が良く説明できることが分かった.パラジウム/III族窒化物半導体構造における水素検知メカニズムは,水素吸蔵によるパラジウム電極自体の仕事関数変化であることが示せた.また,水素ガス検知における湿度の影響について評価した結果,パラジウム電極上で水分子の分解により生成された水素がパラジウム電極中に吸蔵されることにより,湿度に対応した水素を検知した状態になっていることが明らかになった.このことから,提案デバイスにおいては湿度センサとしての応用も可能であり,高機能化・集積化が容易であるといえる.
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