2017 Fiscal Year Annual Research Report
Flexible, hybrid chemical and physical healthcare sensor patch
| Project/Area Number |
17H04926
|
|---|
| Research Institution | Osaka Prefecture University |
|---|
Principal Investigator |
竹井 邦晴 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20630833)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 電子デバイス / フレキシブルデバイス / 化学センサ / 温度センサ / 心電図センサ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、将来の健康・スポーツ管理応用に注目した装着感の少ない、人と一体型の電子デバイス「生体融合型健康管理デバイス」実現に向けた新規高感度フレキシブル化学センサと生体物理センサの開発を目指している。平成29年度は、本実現へ向け（１）ショットキーコンタクトを用いたフレキシブルCCD構造の開発、および（２）トランジスタ構造・プロセスの最適化を行った。
（１）ショットキーコンタクト構造を有したCCD構造の開発
ショットキー構造やデバイス構造を工夫することで、初めてフレキシブルフィルム上に電荷転送により集積したコンデンサに電荷を蓄積することに成功した。本実現には、InGaZnO薄膜をトランジスタチャネルとして用い、更にヒステリシスや電流のON/OFF比を高めるために、構造の最適化を行った。本構造の最適化により、CCDプロセスを実現可能であることが確認できた。また一般的なイオン感応型トランジスタ（ISFET)と比較して、疑似信号入力であるが、蓄積回数を増やすことで感度を大きく向上可能であることが確認できた。得られた結果は、理論的なバンド構造理論及び電荷量と一致するものであった。
（２）トランジスタ構造・プロセスの最適化
本研究では、トランジスタ材料としてInGaZnO薄膜を用いた。まず、InGaZnO薄膜のアニール温度及びアニールガスの検討を行った。特にフォーミングガスアニールを250℃で行うことで、移動度の向上及びヒステリシスの低減が可能であることがわかった。本ヒステリシスの低減が、（１）で説明したCCD構造の実現に大きく寄与した成果であることがわかった。
またその他にも今後本デバイスと集積を目指す物理センサとして心電センサ、温度センサ、メモリ等の検討及び開発も同時に行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度の予定は、CCD構造の解析及びその検討、そして界面解析等による特性のトランジスタ特性の向上であった。特にCCD構造及び作製プロセスを最適化することで、初めてフレキシブルフィルム上にCCD構造による電荷転送及び蓄積を確認できている。またガスアニールを施すことによりInGaZnOトランジスタの移動度向上及びヒステリシスの低減が確認できており、結果として半導体界面の向上を行うことが出来た。本結果は、予定した内容通りであり、現状順調に研究開発が進んでいると判断できる。さらに、今後本CCDセンサと集積を目指すフレキシブル温度センサ、心電図センサ、メモリ等の開発も行っており、予定通り又は計画を上回る状況である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
現状、研究開発は順調に進んでいる。今後も提案した研究内容を予定通り進める。特に、本研究の大きな目標である人の汗及び皮膚ガスからの化学物質計測に向け、これまで開発してきたCCD構造を用いた高感度化学センサの開発、そして各化学物質計測に向けたイオン感応膜の開発を行う。さらに、CCD型化学センサとイオン感応膜の集積プロセス及び構造の検討を行う。最終的には予定通り、システムレベルでの開発を行うことで、ウェアラブルデバイスとしての可能性を示すことを目指す。また化学センサと物理センサの集積により、多種情報の一括取得により、データのビッグデータ化及び解析による予防医学や未病の発見等に進展出来るようなデバイスプラットフォームの構築を目指す。
|
Research Products
(16 results)
