| 研究課題/領域番号 |
22K18787
|
|---|
| 研究機関 | 山形大学 |
|---|
研究代表者 |
廣瀬 文彦 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50372339)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
|
| キーワード | 酸化チタン / 薄膜トランジスタ / センサー / UV / 原子層堆積法 / 吸着 / 赤外吸収分光 |
|---|
| 研究実績の概要 |
従来、トランジスタや電界効果トランジスタなどの電子デバイスは、半導体チャネルに外因性の物理的な作用でそこの導電率を変調させることにより電気信号を増幅することを原理としてきた。本研究では、新しい概念として、半導体チャネル表面での光触媒化学反応を連動させた新概念のデバイスを提案し、そこで薄膜トランジスタ型ＵＶセンサーを実現し、その機構解明を狙う。具体的には、ナノメートルまで薄くした酸化チタンをチャネルにもつ薄膜トランジスタに、ＵＶ光を照射し、チャネル表面で連動的に起きる光触媒反応による強い伝導変調効果を活用した薄膜トランジスタを扱う。ＵＶセンサーとしての動作機構解明と、１００００ Ａ／Ｗの世界最高感度の紫外線センサーを実現を狙う。
本年度では、薄膜トランジスタを試作し、ＵＶ光に対する電気伝導性の応答メカニズムを調べるために、あらかじめ真空容器内で、乾燥空気、真空、窒素と雰囲気ガスを変えて、電気伝導性を評価し、応答メカニズムを考察した。試作した酸化チタンチャネルは酸素の接触に対して著しく導電率が変化することが分かり、UV照射によって酸化チタン表面で光触媒反応がおき、吸着している酸素分子濃度が変化し、高い光応答につながっていると考えられた。さらに、表面反応の詳細を明らかにするため、炭化水素をはじめとする吸着物のその場評価のための、赤外吸収分光システムの構築を行った。すでにＵＶ光（２７８ ｎｍ）に対して、１０００Ａ／Ｗ台の光感度を確認しているが、上記実験を通して、光感度特性と大気吸着吸着物の化学反応とＵＶ光の連動を定性的ではあるものの、モデルを立てるに至っている。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究は計画にそって順調に進行している。当該年度は、社会情勢の影響で、電気代高騰や材料調達コストの上昇、物資供給難の影響は受けたが、実験項目を整理し対応した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今後は完成させた表面吸着物の赤外吸収分光によるその場観察装置を用い、光照射を行ったときの表面吸着物の密度変化を明らかにしてく。さらに、表面吸着物の変化を追うために、光電子分光法、質量マイクロバランス法の活用も検討する。また電子デバイスシミュレータを活用した、吸着物の電気伝導に与える影響をモデル化していく。また、得られたモデルを基に、最適構造を推定し、究極のUV感度である~10000 A/Wのセンサーを試作研究によって実証する。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
大学としてのコロナ対策や研究室の時限的な閉鎖措置もあり、また物資の供給難もあり、予定された実験ができなかったが、2023年度は前年度予定されていた実験も行い、予定額通り支出予定である。旅費についても、コロナ対策で学会出張を抑制していたが、2023年度は予定通りの支出予定である。
|
