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センサ素子 NEW

国内特許コード P180015651
整理番号 5462
掲載日 2018年11月22日
出願番号 特願2016-129111
公開番号 特開2018-004356
出願日 平成28年6月29日(2016.6.29)
公開日 平成30年1月11日(2018.1.11)
発明者
  • 内田 建
  • 寺尾 潤
  • 高橋 綱己
出願人
  • 学校法人慶應義塾
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 センサ素子 NEW
発明の概要 【課題】寄生抵抗を低減させると共に特性ばらつきを抑制しつつ、感度を向上させる。
【解決手段】センサ素子1は、導電性の支持基板2と、支持基板2上に設けられた第1絶縁層3と、第1絶縁層3上に設けられ、n型又はp型の導電型を有する半導体からなるチャネル部4と、チャネル部4に電気的に接続されたソース電極部5及びドレイン電極部6と、チャネル部4上に設けられた第2絶縁層7と、第2絶縁層7のチャネル部4とは反対側に設けられ、気体分子Mを捕捉する受容部10と、を備え、チャネル部4の幅Wは厚さZの2倍以上であり、ソース電極部5及びドレイン電極部6は、チャネル部4の半導体の導電型と同じ導電型であると共にチャネル部4と比較して不純物密度の高い半導体からなる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、気体分子を検出するためのセンサ素子(ガスセンサ)が知られている。センサ素子は、その用途の一例として、特定の疾病に罹患した患者の呼気中に多く含まれる揮発性有機化合物(VOC:Volatile Organic Compounds)を検出することによって、当該疾病の早期判断に利用される。センサ素子は、より精度良く気体分子を検出することを可能とするために、感度を向上させることが望まれている。



上述したセンサ素子として、例えば非特許文献1~3には、ゲート電極として機能する導電性の支持基板と、支持基板上に設けられた絶縁層と、絶縁層の上面に沿って延在し、表面に絶縁性の酸化膜を有するシリコンナノワイヤと、シリコンナノワイヤの一端に電気的に接続された金属からなるソース電極と、シリコンナノワイヤの他端に電気的に接続された金属からなるドレイン電極と、シリコンナノワイヤの酸化膜に設けられた受容部と、を備えるセンサ素子が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、センサ素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
気体分子を検出するセンサ素子であって、
導電性の支持基板と、
前記支持基板上に設けられた第1絶縁層と、
前記第1絶縁層上に設けられ、n型又はp型の導電型を有する半導体からなるチャネル部と、
前記チャネル部の一端に電気的に接続されたソース電極部と、
前記チャネル部の他端に電気的に接続されたドレイン電極部と、
前記チャネル部上に設けられた第2絶縁層と、
前記第2絶縁層の前記チャネル部とは反対側に設けられ、前記気体分子を捕捉する受容部と、を備え、
前記ソース電極部から前記ドレイン電極部に向かう方向において、前記チャネル部の幅は、前記チャネル部の厚さの2倍以上であり、
前記ソース電極部及び前記ドレイン電極部は、前記チャネル部の半導体の導電型と同じ導電型であると共に前記チャネル部と比較して不純物密度の高い半導体からなる、センサ素子。

【請求項2】
前記厚さは、前記チャネル部のデバイ長の8倍以下である、請求項1記載のセンサ素子。

【請求項3】
前記受容部は、前記気体分子との間で超分子相互作用を示すことにより当該気体分子を捕捉する化合物である、請求項1又は2記載のセンサ素子。

【請求項4】
前記受容部は、環状構造を有する有機化合物である、請求項3記載のセンサ素子。

【請求項5】
前記第2絶縁層と前記受容部との間に単分子層を更に備える、請求項1~4の何れか一項記載のセンサ素子。

【請求項6】
前記受容部を浸漬させる有機溶媒を更に備える、請求項1~5の何れか一項記載のセンサ素子。

【請求項7】
前記チャネル部の半導体の導電型がn型である場合において、前記ソース電極部に対する前記支持基板の電位がフラットバンド電圧より小さくなるように、前記支持基板と前記ソース電極部との間に電圧を印加可能、又は、前記チャネル部の半導体の導電型がp型である場合において、前記ソース電極部に対する前記支持基板の電位がフラットバンド電圧より大きくなるように、前記支持基板と前記ソース電極部との間に電圧を印加可能な電源部を更に備える、請求項1~6の何れか一項記載のセンサ素子。

【請求項8】
前記電源部は、前記支持基板と前記ソース電極部との間に印加する前記電圧の正負を逆転可能なスイッチ部を有する、請求項7記載のセンサ素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016129111thum.jpg
出願権利状態 公開
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