2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of graphene bio FET with renewable 1 million digit dynamic range
| Project/Area Number |
17H03402
|
|---|
| Research Institution | Shizuoka University |
|---|
Principal Investigator |
中村 篤志 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (50402243)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下村 勝 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (20292279)
松原 亮介 静岡大学, 工学部, 助教 (60611530)
久保野 敦史 静岡大学, 工学部, 教授 (70234507)
武田 正典 静岡大学, 工学部, 准教授 (80470061)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 表面・界面物性 / 生体材料 / 先端機能デバイス / 電子・電気材料 / 複合材料・物性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、大面積の直接成長したグラフェン電界効果型増幅器のバイオFETを開発することである。
グラフェンはCVD合成の技術進展が目覚ましく、グラファイト結晶の機械的剥離フレークのサイズ制限を克服出来る大面積合成が実現されている。しかしながら、触媒金属の残留、基板への転写プロセス並びに洗浄の煩雑性、転写時に導入されるグラフェン膜のシワや破れの導入等の課題がある。そこで、グラフェンの合成に触媒を用いないで基板にグラフェンを直接合成することを検討し、得られたグラフェン膜による電気化学的評価としてpHセンサー動作することを実証した。その結果、検出感度に及ぼす影響にグラフェン薄膜の欠陥密度と負の相関があり、必ずしも高品質グラフェン結晶が高感度検出特性を示さないことである。さらに、検出時間の安定性、繰り返し検出特性もセンサ性能の指標になることから、グラフェン表界面におけるイオン種の相互依存性を追求することとした。比較実験のために、グラフェンに類似表面を持つ二次元層状材料である二硫化モリブデン薄膜、比表面積を拡大した酸化亜鉛ナノワイヤー等のチャネル材料の成長ならびにデバイス作製と電気化学的評価を追加して検討した。その結果、グラフェンならびに二硫化モリブデン、二硫化錫のような二次元層状材料は三次元的結晶構造をもつ酸化物半導体と比較してプロトン検出感度は比較的低いものの、ヒステリシス幅ならびにドリフト量が極めて小さく、バイオセンサとして信頼性の高い材料であることがわかった。さらにバンドギャップを持たないグラフェンと比較して、ワイドバンドギャップの二硫化モリブデン薄膜、二硫化錫薄膜の場合は、プロトン検出感度はグラフェンを凌駕し、ヒステリシス幅、ドリフト量共に従来報告されている他の材料を用いたバイオセンサーと比較して良好な特性を示すことが解った。
|
| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
