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酸化物半導体を用いたガスセンサは日本生まれの重要技術であり、ガス漏れ検知や空気環境のモニタリング、プロセスコントロール等に幅広く利用され、住環境保全や製造技術になくてはならないものとなった。さらに現在では、微量でも環境や人体に影響を与えるガスを高精度かつ簡易・簡便に検知することが強く求められている。しかしながら、現状のガスセンサではその要求に応えることは難しい。そのため従来型のセンサから脱却して、新しいガスセンサを開発する機運が高まってきている。
今年度はn型半導体としてZnOナノロッドの合成を試みた。ZnOナノ結晶をホットソープ法によって合成し、それを種結晶として基盤に積層した。この種結晶基盤をヘキサメチレンテトラミンと硝酸亜鉛を含む水溶液に浸漬し、水熱処理を行うことでZnOナノロッドを得た。光電気化学測定によりZnOナノロッドのn型導電性を確認した。また、可燃性ガスに対する応答からもn型の半導体性が確認できた。
これまでに検討してきたnおよびp型半導体ナノ材料を用いて、塗布法によるpn膜の作製を行った。ZnO /Cu2ZnSnS4、ZnO /PbSにおいて良好な整流特性を示すダイオードを作製することができた。しかしながら、SnO2についてはp型材料との接合性が劣ることがわかった。ZnOナノロッド積層膜にCu2Oナノ結晶を積層したデバイスにおいて良好な整流特性が観測された。また、H2Sの導入により電流値の変化を確認した。これは本デバイスの新しいガスセンサとしての可能性を示すものである。さらにPd担持や膜厚制御等により更なる応答性の改善が可能と期待される。
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