JP2003185617A - センサーおよび電気化学装置 - Google Patents
センサーおよび電気化学装置Info
- Publication number
- JP2003185617A JP2003185617A JP2001382394A JP2001382394A JP2003185617A JP 2003185617 A JP2003185617 A JP 2003185617A JP 2001382394 A JP2001382394 A JP 2001382394A JP 2001382394 A JP2001382394 A JP 2001382394A JP 2003185617 A JP2003185617 A JP 2003185617A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- nitrogen
- carbon
- sensor
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
ウ素炭素窒素系薄膜を用いたセンサーおよび電気化学装
置を提供すること 【解決手段】ホウ素、炭素、窒素の少なくとも2原子か
らなる材料を有することを特徴とする。
Description
の少なくとも2原子からなる材料を用いたセンサーおよ
び電気化学装置に関するものである。
々な分野でなされている。排ガスによる大気汚染を―掃
するため電気自動車は不可欠であり、電池の研究開発が
活発に行われてきている。また、製造工場等から排出さ
れるごみ、汚水等の処理技術の開発が強く望まれてい
る。これらの研究開発には電気化学分野に負う所が大き
く、電気化学反応電極の材質によって性能が制限され
る。電気化学電極用材料として、金、白金、カーボンな
どが知られているが、更に電位窓の広い材料が望まれて
いる。また、電解質溶液やガスのセンシング、生体分野
におけるバイオセンサーが重要となる。
ン感応膜を形成したイオン感応電界効果トランジスタ
(ISFET)が作製されている。ここで用いているセ
ンサーおよび電気化学装置の名称は前述の電池、材料合
成、分解装置、および物質検知機能を有する素子等をす
べて含んでいる。現在、センサーおよび電気化学装置の
高性能化重要であり、これに適した新しい基盤材料の開
発が望まれる。
を電気化学電極に用いることが考えられ、研究が進めら
れている。従来、電極として用いられている金、白金、
カーボンに比べ、広い電位窓を有することが見出され、
生体系物質センサーとして応用できる可能性も示唆され
ている。しかし比較的成長温度が高く、大面積基板への
成膜が容易でないと考えられる。
的安定性に富み、高い熱伝導性等の優れた特性を有する
ダイヤモンド薄膜が注目されているが、プラズマCVD
法による大面積成膜技術が確立されていないのが現状で
ある。このため合成が容易で、電位窓をはじめ他の特性
がダイヤモンドに匹敵する新しい材料が望まれている。
で、ダイヤモンドに匹敵する広い電位窓を有するホウ素
炭素窒素系薄膜を用いたセンサーおよび電気化学装置を
提供することを目的とする。
の本発明のセンサーおよび電気化学装置の基盤材料とし
てホウ素、炭素、窒素の少なくとも2原子からなる膜を
用いることを特徴とする。
電気化学装置の性能向上のため、本発明の膜にイオウ、
珪素、酸素のいずれかの原子を含むことを特徴とする。
いて図面を用いて詳しく説明する。
電極を作製し、重要な特性の1である電位窓を評価した
第1実施例を以下に示す。プラズマアシスト化学気相合
成法によりシリコン基板上へのホウ素炭素窒素薄膜の成
膜を行う。原料ガスとして三塩化ホウ素、窒素、メタン
を用いた。高周波(13.56MHz)電力を供給し、
窒素の誘導結合プラズマを生成した。三塩化ホウ素とメ
タンを分解し、基板にホウ素炭素窒素薄膜を堆積させ
た。基板温度は650℃とした。300℃までの低温に
おいても成膜は可能である。膜厚は50−100nmと
した。得られた膜は多結晶薄膜でアモルファス成分を多
く含んでいることが透過電子顕微鏡、透過電子線回折に
よって示された。
5モルの硫酸溶液を用いて行った。参照電極にAg/A
gCl、対極に白金を用いた。図1に示すように―1.
5Vから2Vの電位窓が得られることが見出された。こ
れはダイヤモシド薄膜の場合と同等であり、電気化学装
置の電極材料として用いられる。
いたが、それ以外の金属や半導体材料も用いることがで
きる。また、本実施例のプラズマアシスト化学気相合成
法で材料ガスとして窒素ガス、塩化ホウ素、メタンガス
を用いたが、窒素材料としてアンモニアガスを用いるこ
ともできる。また、塩化ホウ素の代わりにジボランガス
を用いることができる。また、炭素の供給としてメタン
ガス以外のエタンガスやアセチレンガス等の炭化水素ガ
スやトリメチルボロンをはじめホウ素や窒素の有機化合
物も用いることができる。合成方法についてもプラズマ
アシスト化学気相合成法だけでなく、他のスパッタ法な
どの物理気相合成法なども用いることができる。
ーの作製に関するものであり、図2に示す。第1実施例
と同様の成膜方法を用い、ホウ素炭素窒素膜を合成す
る。プラズマアシスト化学気相合成法により石英基板1
上へのホウ素炭素窒素薄膜2の成膜を行う。
ンを用いた。高周波(13.56Mhz)電力を供給
し、窒素の誘導結合プラズマを生成した。三塩化ホウ素
とメタンを分解し、基板にホウ素炭素窒素薄膜を堆積さ
せた。基板温度は650℃とした。
薄膜2をストライプ3状に露出させ、その両側に二ッケ
ルを蒸着し、電極を形成する。この2つの電極はソース
電極4とドレイン電極5として用いられる。ホウ素炭素
窒素薄膜2のストライプ3状に露出した部分にのみ溶液
を接触させることが必要であるため電極部分を樹脂6で
カバーする。
プ3の幅を100μmとした。○リング7を介して溶液
を入れる容器8に装着する。ゲート電極9を溶液10中
に入れ、ソース電極4と接続する。ドレイン電極5にバ
イアス11を印加する。ドレイン電極5に印加した電圧
とソース電極4とドレイン電極5間を流れる電流の関係
を調べる。この電流−電圧特性をpHの異なる溶液10
に対して測定する。溶液のpHを増加させるとソース電
極4とドレイン電極5間の電流変化が検知され、pHセ
ンサーとして動作することが確認できた。
が、それ以外の絶縁体材料も用いることができる。ま
た。本実施例のプラズマアシスト化学気相合成法で材料
ガスとして窒素ガス、塩化ホウ素、メタンガスを用いた
が、窒素材料としてアンモニアガスを用いることもでき
る。
を用いることができる。また、炭素の供給としてメタン
ガス以外のエタンガスやアセチレンガス等の炭化水素ガ
スやトリメチルボロンをはじめホウ素や窒素の有機化合
物も用いることができる。合成方法についてもプラズマ
アシスト化学気相合成法だけでなく、他のスパッタ法な
どの物理気相合成法なども用いることができる。電極用
材料として二ッケルを用いたが、これに限られることは
なく様々な金属を用いることができる。
て用いられるだけでなく、生体物質のセンサーとしても
用いられる。
炭素窒素膜とシリコンMOSFETからなるセンサーの
作製に関するものであり、図3に示す。第1実施例と同
様の成膜方法を用い、プラズマアシスト化学気相合成法
によりホウ素炭素窒素膜を合成する。シリコン21にソ
ース22、ドレイン23領域が形成され、その上に金属
電極22a、23aが付けられ、ソース−ドレイン電極
22a、23a間にゲート絶縁膜24としてSiO2膜
が形成されているMOSFET構造を持つ試料を基板と
する。ゲート絶縁膜24であるSiO2膜の厚さは通常
のシリコンMOSFETで用いられるものと比べ、薄膜
化したものを用いる。ゲート絶縁膜24としてSiO 2
膜上に本発明のホウ素炭素窒素薄膜25の成膜を行う。
原料ガスとして三塩化ホウ素、窒素、メタンを用いた。
高周波(13.56MHz)電力を供給し、窒素の誘導
結合プラズマを生成した。三塩化ホウ素とメタンを分解
し、基板にホウ素炭素窒素薄膜25を堆積させた。墓板
温度は400℃とした。膜厚は10nmとした。作製し
た試料を溶液を入れる容器26に装着する。ゲート電極
27を溶液28中に入れ、ソース電極22aと接続す
る。ドレイン電極23aにバイアス29を印加する。ド
レイン電極23aに印加した電圧とソース電極22aと
ドレイン電極23a間を流れる電流の関係を調べる。こ
の電流−電圧特性をpHの異なる溶液28に対して測定
する。溶液のpHを増加させるとソース電極22aとド
レイン電極23a間の電流変化が検知され、pHセンサ
ーとして動作することが確認できた。
て用いられるだけでなく、生体物質のセンサーとしても
用いられる。
ホウ素炭素窒素膜を基盤材料に用い、性能向上、新機能
の創出を図ることができる。本発明で用いられるホウ素
炭素窒素膜は従来電極用材料として用いられている金、
白金、カーボンより広い電位窓を有する材料で、これま
で困難であった物質の酸化還元反応を可能にし、新しい
物質のヤンシングにも応用できる。また、大面積合成が
容易で低温においても合成できる。このため環境保全や
生体物質の研究に関する分野において不可欠なセンサー
および電気化学装置の提供が可能になると共に、今後、
新機能を有するセンサーおよび電気化学装置の実現によ
り、環境保全や生体物質に関する研究が更にすすむと考
えられる。
用いたセンサーの断面概略図
用いたセンサーの断面概略図
Claims (2)
- 【請求項1】 ホウ素、炭素、窒素の少なくとも2原子
からなる材料を有することを特徴とするセンサーおよび
電気化学装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の材料にイオウ、珪素、
酸素のいずれかの原子を含むことを特徴とするセンサー
および電気化学装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001382394A JP4157699B2 (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | pHセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001382394A JP4157699B2 (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | pHセンサー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003185617A true JP2003185617A (ja) | 2003-07-03 |
JP4157699B2 JP4157699B2 (ja) | 2008-10-01 |
Family
ID=27592748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001382394A Expired - Fee Related JP4157699B2 (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | pHセンサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4157699B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008542733A (ja) * | 2005-05-30 | 2008-11-27 | メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト | 電気化学センサ |
WO2017150669A1 (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 学校法人早稲田大学 | イオンセンサ、イオン濃度測定方法、および電子部品 |
JP2017161510A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-14 | 学校法人早稲田大学 | イオンセンサ、イオン濃度測定方法、および電子部品 |
-
2001
- 2001-12-14 JP JP2001382394A patent/JP4157699B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008542733A (ja) * | 2005-05-30 | 2008-11-27 | メトラー−トレド アクチェンゲゼルシャフト | 電気化学センサ |
WO2017150669A1 (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 学校法人早稲田大学 | イオンセンサ、イオン濃度測定方法、および電子部品 |
JP2017161510A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-14 | 学校法人早稲田大学 | イオンセンサ、イオン濃度測定方法、および電子部品 |
CN108780060A (zh) * | 2016-03-02 | 2018-11-09 | 学校法人早稻田大学 | 离子传感器、离子浓度测定方法、以及电子部件 |
US10845323B2 (en) | 2016-03-02 | 2020-11-24 | Waseda University | Ion sensor, ion concentration measurement method, and electronic component |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4157699B2 (ja) | 2008-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lin et al. | The electrical and physical characteristics of Mg-doped ZnO sensing membrane in EIS (electrolyte–insulator–semiconductor) for glucose sensing applications | |
US8008650B2 (en) | Transistor with nanotube structure exhibiting N-type semiconductor-like characteristics | |
US20090058431A1 (en) | Etch resistant gas sensor | |
WO2020181069A1 (en) | Chlorine species sensing using pseudo-graphite | |
Sapner et al. | Tyramine Functionalized Graphene: Metal‐Free Electrochemical Non‐Enzymatic Biosensing of Hydrogen Peroxide | |
Azevedo et al. | Nanodiamond films for applications in electrochemical systems | |
Wang et al. | Graphene ultrathin film electrode for detection of lead ions in acetate buffer solution | |
Pan et al. | Structural and sensing characteristics of NiO x sensing films for extended-gate field-effect transistor pH sensors | |
Fausett et al. | The Electrochemical Properties of Nanocrystalline Diamond Thin‐Films Deposited from C60/Argon and Methane/Nitrogen Gas Mixtures | |
JP5541530B2 (ja) | イオンセンサおよびイオン濃度測定方法 | |
Guo et al. | Applications of AlGaN/GaN high electron mobility transistor-based sensors in water quality monitoring | |
Jha et al. | CVD grown cuprous oxide thin film based high performance chemiresistive ammonia gas sensors | |
Ullah et al. | WS2 and WS2-ZnO chemiresistive gas sensors: The role of analyte charge asymmetry and molecular size | |
Chou et al. | Fabrication and application of ruthenium-doped titanium dioxide films as electrode material for ion-sensitive extended-gate FETs | |
Ko et al. | A novel hydrogen peroxide amperometric sensor based on hierarchical 3D porous MnO2− TiO2 composites | |
Sun et al. | Synthesis of novel CuO nanosheets with porous structure and their non‐enzymatic glucose sensing applications | |
Bendahan et al. | Morphology, electrical conductivity, and reactivity of mixed conductor CuBr films: development of a new ammonia gas detector | |
Teófilo et al. | Improvement of the electrochemical properties of “as-grown” boron-doped polycrystalline diamond electrodes deposited on tungsten wires using ethanol | |
Krysova et al. | High-quality dense ZnO thin films: work function and photo/electrochemical properties | |
Kozak et al. | Directly grown nanocrystalline diamond field-effect transistor microstructures | |
JP2003185617A (ja) | センサーおよび電気化学装置 | |
US8519446B2 (en) | Etch resistant gas sensor | |
JP3952193B2 (ja) | 半導体センシングデバイス | |
Ramesham | Voltammetric studies at the polycrystalline diamond grown over a graphite electrode material | |
Kao et al. | Fabrication of multianalyte CeO2 nanograin electrolyte–insulator–semiconductor biosensors by using CF4 plasma treatment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060927 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061004 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070117 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070319 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080109 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080310 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080424 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080604 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080604 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080625 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080714 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120718 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130718 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |