WO2016185679A1 - 化学センサ - Google Patents

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WO2016185679A1
WO2016185679A1 PCT/JP2016/002224 JP2016002224W WO2016185679A1 WO 2016185679 A1 WO2016185679 A1 WO 2016185679A1 JP 2016002224 W JP2016002224 W JP 2016002224W WO 2016185679 A1 WO2016185679 A1 WO 2016185679A1
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chemical sensor
mil
gate electrode
field effect
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PCT/JP2016/002224
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岡　弘章
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パナソニック株式会社
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    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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    • G—PHYSICS
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    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
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    • G01N27/4145—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L29/401—Multistep manufacturing processes
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    • H01L29/40114—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structure
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    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42324—Gate electrodes for transistors with a floating gate

Definitions

  • This disclosure relates to a chemical sensor capable of detecting chemical molecules such as volatile organic compounds contained in a sample.
  • a chemical field effect transistor (ChemFET), an ion selective field effect transistor (ISFET), or the like is used as a chemical sensor for detecting a component such as a chemical molecule, DNA, or protein contained in a sample.
  • a component such as a chemical molecule, DNA, or protein contained in a sample.
  • a sensitive passivation layer is provided on the gate electrode. Chemical molecules and the like contained in the sample are adsorbed on the passivation layer. The amount of current flowing between the source electrode and the drain electrode of the field effect transistor changes due to the chemical molecules adsorbed on the passivation layer. Thereby, the chemical field effect transistor can detect chemical molecules.
  • Patent Documents 1-3 there are, for example, Patent Documents 1-3.
  • the chemical sensor in the present disclosure includes a field effect transistor, a detection region provided on the field effect transistor, and a sensitive film provided in the detection region.
  • the sensitive film includes a metal organic structure.
  • the chemical sensor according to the present disclosure can accurately detect a component to be detected in a sample.
  • the perspective view which shows the chemical sensor in embodiment Sectional drawing which shows the chemical sensor in embodiment Sectional drawing which shows the other example of the chemical sensor in embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a chemical sensor 50 in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line 2-2 of the chemical sensor 50 in FIG.
  • the chemical sensor 50 detects a detection target component such as a chemical molecule, a nucleic acid, or a peptide contained in the sample.
  • Chemical molecules are volatile organic compounds and the like.
  • the sample is, for example, human or animal breath or blood.
  • the sample is not limited to a sample derived from a living body, and the sample may be exhaust gas, air, or the like.
  • volatile organic compound examples include ketones, amines, alcohols, aromatic hydrocarbons, aldehydes, esters, organic acids, hydrogen sulfide, methyl mercaptan, and disulfide.
  • Volatile organic compounds include alkanes, alkenes, alkynes, dienes, alicyclic hydrocarbons, allenes, ethers, carbonyls, carbanio, peptides, polynuclear aromatics, heterocyclic rings, organic derivatives, biomolecules, metabolites, isoprene, Isoprenoids and derivatives thereof may be used.
  • the molecular weight of the volatile organic compound is preferably 15 or more and 500 or less, and more preferably 30 or more and 400 or less from the viewpoint of volatility.
  • volatile organic compounds in a broad sense are supervolatile organic compounds (VVOC, boiling point 0 ° C.-50-100 ° C.), volatile organic compounds (VOC, boiling point 50-100 ° C.-240 ° C.). 260 ° C.), semi-volatile organic compounds (SVOC, boiling point 240-260 ° C. to 380-400 ° C.), and particulate matter (POM, boiling point 380 ° C. or higher).
  • VVOC supervolatile organic compounds
  • VOC volatile organic compounds
  • 260 ° C. volatile organic compounds
  • SVOC semi-volatile organic compounds
  • POM particulate matter
  • VVOCs are formaldehyde (molecular weight 30, boiling point ⁇ 19.2 ° C.), acetaldehyde (molecular weight 44, boiling point 20.2 ° C.), dichloromethane (molecular weight 85, boiling point 40 ° C.).
  • Typical VOCs are toluene (molecular weight 92, boiling point 110.7 ° C), xylene (molecular weight 106, boiling point 144 ° C), benzene (molecular weight 78, boiling point 80.1 ° C), styrene (molecular weight 104, boiling point 145.1 ° C). ) Etc.
  • Typical SVOCs include tributyl phosphate (molecular weight 266, boiling point 289 ° C.), dioctyl phthalate (molecular weight 391, boiling point 370 ° C.), and the like.
  • a volatile organic compound simply means a volatile organic compound in a broad sense, and includes VVOC, VOC, SVOC, and POM.
  • the boiling point of the volatile organic compound is preferably ⁇ 160 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
  • the chemical sensor 50 includes a field effect transistor 30 having a floating gate electrode 11 and a counter electrode 12, and a sensitive film 31.
  • the floating gate electrode 11 indicates an electrically floating gate electrode.
  • the field effect transistor 30 is preferably a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the field effect transistor 30 has a semiconductor substrate 13 having p-type doping polarity.
  • a material for the semiconductor substrate 13 for example, silicon, silicon carbide, gallium arsenide, gallium arsenide phosphorus, germanium, or gallium nitride can be used.
  • Diffusion regions 14 and 15 having n-type doping polarity are formed on the first surface 13A of the semiconductor substrate 13.
  • the diffusion region 14 is arranged separately from the diffusion region 15.
  • the diffusion region 14 is a source.
  • the diffusion region 14 as the source is formed using, for example, metal silicide.
  • the metal silicide for example, nickel, cobalt, platinum, or palladium silicide can be used.
  • a source electrode 16 is connected to the diffusion region 14.
  • the diffusion region 15 is a drain.
  • a drain electrode 17 is connected to the diffusion region 15.
  • the diffusion region 15 that is the drain may be formed using the same material as the diffusion region 14 that is the source.
  • the source electrode 16 for example, a conductive material such as copper, aluminum, titanium, titanium nitrogen, tungsten, zinc oxide, or tin oxide can be used. The same material as the source electrode 16 can be used for the drain electrode 17.
  • the portion of the first surface 13A between the diffusion region 14 and the diffusion region 15 is a gate region.
  • a gate oxide 18 is provided on the gate region.
  • the gate oxide 18 for example, silicon dioxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, tantalum oxide, or the like can be used.
  • a high dielectric constant film may be used as the gate oxide 18.
  • High-k material for example, hafnium silicate, nitrogen-added hafnium aluminate, hafnium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, or dysprosium oxide can be used.
  • a floating gate electrode 11 is provided on the gate oxide 18.
  • a material of the floating gate electrode 11 for example, a conductive metal can be used.
  • the floating gate electrode 11 for example, titanium nitride, aluminum, ruthenium, tungsten, silicon tantalum nitride, gold, or platinum can be used.
  • the floating gate electrode 11 may be formed using polysilicon.
  • the length of the floating gate electrode 11 in the gate length direction is preferably 1 nm or more and 500 ⁇ m or less. Furthermore, the length of the floating gate electrode 11 in the gate length direction is more preferably 30 nm or more and 100 ⁇ m or less. The length of the floating gate electrode 11 in the gate width direction is preferably 1 nm or more and 500 ⁇ m or less. Furthermore, the length of the floating gate electrode 11 in the gate width direction is more preferably 30 nm or more and 100 ⁇ m or less.
  • the gate length direction indicates a direction along a line connecting the source electrode 16 and the drain electrode 17, and the gate width direction is substantially the same as the gate length direction in a plane parallel to the first surface 13A. It is the direction that intersects vertically.
  • the field effect transistor 30 is covered with an insulator layer 19 so that a part (upper surface) of the floating gate electrode 11, the source electrode 16, and the drain electrode 17 is exposed.
  • the insulator layer 19 is formed of the same material as the gate oxide 18, for example.
  • the counter electrode 12 is provided so as to face the floating gate electrode 11. A hollow region is provided between the floating gate electrode 11 and the counter electrode 12.
  • the counter electrode 12 As the material of the counter electrode 12, for example, a conductive metal can be used.
  • the counter electrode 12 may be formed of titanium nitride, aluminum, ruthenium, tungsten, silicon tantalum nitride, gold, or platinum.
  • the counter electrode 12 may be made of the same material as that of the floating gate electrode 11.
  • the distance between the floating gate electrode 11 and the counter electrode 12 is preferably 10 nm or more and 10 ⁇ m or less. Furthermore, the distance between the floating gate electrode 11 and the counter electrode 12 is more preferably 10 nm or more and 500 nm or less.
  • the length of the counter electrode 12 in the gate length direction is preferably 1 nm or more and 500 ⁇ m or less. Furthermore, the length of the counter electrode 12 in the gate length direction is more preferably 30 nm or more and 100 ⁇ m or less. The length of the counter electrode 12 in the gate width direction is preferably 1 nm or more and 500 ⁇ m or less. Further, the length of the counter electrode 12 in the gate width direction is more preferably 30 nm or more and 100 ⁇ m or less. The length of the counter electrode 12 in the gate length direction is preferably larger than the gate length of the floating gate electrode 11. The length of the counter electrode 12 in the gate width direction is preferably larger than the length of the floating gate electrode 11 in the gate width direction. The area of the counter electrode 12 is preferably larger than the area of the floating gate electrode 11.
  • a side wall 20 is formed between the floating gate electrode 11 and the counter electrode 12.
  • a region surrounded by the floating gate electrode 11, the counter electrode 12, and the side wall 20 is a detection region 21.
  • the sample is filled in the detection region 21.
  • the detection region 21 is preferably a part of a flow path through which the sample flows.
  • the side wall 20 may be a part of the counter electrode 12.
  • a sensitive film 31 is provided in the detection area 21, a sensitive film 31 is provided.
  • the sensitive film 31 is provided on each of the upper surface of the floating gate electrode 11 and the lower surface of the counter electrode 12.
  • the detection region 21 may be provided by being pulled out from the upper portion of the floating gate electrode 11.
  • the sensitive film 31 captures the detection target component contained in the sample.
  • the sensitive film 31 includes a metal organic structure (MOF: Metal Organic Frameworks).
  • the metal organic structure is a material having a porous structure having a high specific surface area.
  • the porous structure is formed by the interaction of metal ions and organic ligands. Since it can be adjusted to have a pore size suitable for capturing the detection target component, the metal organic structure selectively has high affinity in capturing the detection target component such as a chemical molecule.
  • metal ions can be used for the metal organic structure. Therefore, metal ions can impart functions such as magnetism, electrical conductivity, thermal conductivity, catalytic properties, dielectric properties, redox properties, photophysical properties, and chemical reactivity to the metal organic structure.
  • the designed organic ligand can impart functions such as asymmetry, hydrophobicity / hydrophilicity, photoresponsiveness, chemical bonding, and chemical reactivity to the metal organic structure.
  • the metal organic structure can be adjusted to have an affinity suitable for capturing the detection target component. Therefore, the metal organic structure can selectively capture a detection target component such as a chemical molecule. Therefore, the chemical sensor 50 can detect the detection target component with high accuracy.
  • metal organic structures examples include MOF801-P, MOF801-SC, MOF-802, UiO-66, MOF-808, MOF-841, DUT-67, PIZOF-2, MOF-804, MOF-805, and MOF.
  • the metal organic structure may contain one or more metal ions of metal ions such as Zn 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , and Cu 2+ .
  • the organometallic structure may contain two or more kinds of metal ions.
  • the metal organic structure may be composed of an organic ligand such as an oxygen donor ligand or a nitrogen donor ligand.
  • the organic ligand may be 1,4-benzenecarboxylic acid, 4,4′-bipyridine, imidazole, and the like.
  • the organic ligand preferably has a functional group showing affinity with the component to be detected.
  • Organic ligands include amino groups, aldehyde groups, hydrocarbon groups, carboxyl groups, hydroxy groups, acyl groups, amide groups, carbonyl groups, imino groups, cyano groups, azo groups, thiol groups, sulfo groups, nitro groups, alkyl groups, It may have a functional group such as vinyl group, Allyl group, Aryl group, phenyl group, naphthyl group, araalkyl group, benzyl group, cycloalkyl group, alkoxy group, methoxy group, and ethoxy group.
  • the metal organic structure may be composed of two or more kinds of organic ligands. The combination of the metal ion and the organic ligand may be 1: 1 or a different ratio.
  • the metal organic structure preferably captures the detection target component by chemical or physical bonding.
  • the metal organic structure preferably captures the detection target component by a covalent bond, a coordinate bond, an ionic bond, a hydrogen bond, a van der Waals bond, or an intermolecular force.
  • the pore diameter of the metal organic structure is preferably 0.1 nm or more and 20 nm or less. Furthermore, the pore diameter of the metal organic structure is more preferably 0.4 nm or more and 6 nm or less.
  • the pore diameter of the metal organic structure is preferably larger than the diameter of the detection target component such as a chemical molecule.
  • the shape of the pores of the metal organic structure may be a bottleneck type, a straight pipe type, or a horn type.
  • the pores of the metal organic structure may also have flexibility.
  • the BET specific surface area of the metal organic structure is preferably 500 m 2 / g or more. Furthermore, the BET specific surface area of the metal organic structure is more preferably 6000 m 2 / g or more. The BET specific surface area is a specific surface area determined by the BET method.
  • the metal organic structure can be synthesized by a solution method, a microwave method, an ultrasonic method, or a solid phase mixing method. From the viewpoint of ease of synthesis and controllability of crystal size, a diffusion method, a stirring method, or a hydrothermal method can be used as a solution method.
  • the sensitive film 31 may be made of a material other than the metal organic structure as long as it can capture the detection target component.
  • a covalent organic structure COF: Covalent Organic Frameworks
  • ZIF zeolite type imidazolate structure
  • MOP Metal Organic Polyhedron
  • PCP Porous Coordination Polymer
  • the sensitive film 31 Only the metal organic structure may be used as the sensitive film 31.
  • a plurality of types of metal organic structures may be laminated.
  • a plurality of metal organic structures, covalently bonded organic structures, zeolitic imidazolate structures, metal organic polyhedra, and porous coordination polymers may be combined.
  • a plurality of metal organic structures, covalently bonded organic structures, zeolite type imidazolate structures, metal organic polyhedra, and porous coordination polymers may be laminated.
  • membrane 31 should just be provided in the inside of the detection area
  • the sensitive film 31 may be provided on one of the upper surface of the floating gate electrode 11 or the lower surface of the counter electrode 12.
  • the sensitive film 31 may be provided on a part of the side wall 20.
  • the sensitive film 31 provided on the upper surface of the floating gate electrode 11, the lower surface of the counter electrode 12, and a part of the side wall 20 may be made of the same material, but may be made of different materials.
  • the thickness of the sensitive film 31 is preferably 0.1 nm or more and 1 ⁇ m or less. Furthermore, the thickness of the sensitive film 31 is more preferably 10 nm or more and 100 nm or less.
  • the sensitive film 31 can be formed by a casting method, a spin coating method, a sputtering method, a vapor deposition method, a liquid phase growth method, a vapor phase growth method, a printing method, a pasting method, an electric field polymerization method, or the like.
  • a bonding layer may be provided between the sensitive film 31 and the floating gate electrode 11.
  • a bonding layer may be provided between the sensitive film 31 and the counter electrode 12.
  • the sensitive film 31 is preferably formed after the counter electrode 12 is formed.
  • the source electrode 16 and the drain electrode 17 are connected via a power supply device 32.
  • the chemical sensor 50 is connected to a measuring device 33 that measures a current flowing between the source electrode 16 and the drain electrode 17.
  • the counter electrode 12 is connected to a power supply device 34 that controls the charge of the floating gate electrode 11.
  • a signal amplifier may be connected to the chemical sensor 50.
  • the chemical sensor 50 may be connected to a negative feedback circuit and a temperature compensation circuit.
  • the chemical sensor 50 can control the amount of current flowing from the source electrode 16 to the drain electrode 17 by controlling the charge of the floating gate electrode 11 by the power supply device 34.
  • a sample is inserted into the detection region 21 of the chemical sensor 50.
  • the detection target component contained in the sample is captured by the sensitive film 31.
  • the chemical sensor 50 can detect the detection target component by detecting a change in the current value.
  • the chemical sensor 50 can also detect the concentration of the detection target component by measuring the amount of change in the current value.
  • the chemical sensor 50 may detect the detection target component by measuring the voltage value applied to the counter electrode 12 when the current value flowing from the source electrode 16 to the drain electrode 17 becomes constant.
  • the chemical sensor 50 may control the potential of the semiconductor substrate 13.
  • the chemical sensor 50 may ground the semiconductor substrate 13.
  • the chemical sensor 50 may be operated with direct current or may be operated with alternating current.
  • a through hole 41 may be formed in the counter electrode 12. There may be one or more through holes 41. By providing the through hole 41, the sample is efficiently filled into the hollow region.
  • a flow from the outside to the inside of the detection area 21 may be generated.
  • Pumps, blowers, and convection can be used to generate the flow.
  • the sample in the detection region 21 may be flowing or may be stationary.
  • the sensitive film 31 is preferably cooled so that more detection target components can be captured. Therefore, the chemical sensor 50 may include a cooler 35. In detecting the detection target component, the temperature of the sensitive film 31 is preferably ⁇ 80 ° C. or higher and 25 ° C. or lower. Further, in detection, the temperature of the sensitive film 31 is more preferably ⁇ 15 ° C. or higher and 25 ° C. or lower.
  • the cooler 35 is provided in the counter electrode 12, for example.
  • the chemical sensor 50 may further include a heater 36.
  • a heater for example, a resistance element heater, an infrared heater, or a carbon heater can be used.
  • the temperature of the sensitive film 31 is preferably 40 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. Furthermore, in detection, it is more preferably 40 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
  • the heater 36 is provided in the counter electrode 12, for example.
  • thermoelectric element may be used to cool or heat the sensitive film 31.
  • the thermoelectric element can easily reverse the cooling surface and the heating surface. Therefore, the thermoelectric element serves as a cooler 35 and a heater 36.
  • the chemical sensor 50 may be further provided with a temperature sensor.
  • the chemical sensor 50 can perform temperature compensation on the detection result based on the temperature of the chemical sensor measured by the temperature sensor.
  • the detection target component captured by the sensitive film 31 can be removed with a clean gas that does not contain the detection target component.
  • the clean gas is, for example, dry nitrogen gas, dry air, or calibration gas.
  • the metal organic structure preferably contains an organic ligand exhibiting hydrophobicity in order to efficiently detect a sample containing moisture. Further, moisture may be removed from the sample before detecting the detection target component.
  • the chemical sensor 50 may further include a humidity sensor.
  • the chemical sensor 50 may be initialized before detecting the detection target component.
  • the chemical sensor 50 may be initialized using the detection target component before detecting the detection target component.
  • the chemical sensor 50 may be initialized by raising the temperature of the chemical sensor 50 before detecting the detection target component.
  • the chemical sensor 50 may be provided with control units 37 and 38 for controlling the chemical sensor 50 electrically or mechanically.
  • the control unit 37 is connected to the power supply device 32.
  • the control unit 38 is connected to the power supply device 34.
  • the chemical sensor 50 may be provided with an analysis unit 39 for analyzing the detected result.
  • the analysis unit 39 is connected to the measuring device 33, for example.
  • the chemical sensor 50 may perform multivariate analysis such as principal component analysis, absolute value expression analysis, discriminant analysis, factor analysis, cluster analysis, and conjoint analysis, or may perform other statistical analysis such as multiple regression analysis. Good.
  • the chemical sensor 50 may be provided with an electromagnetic shield. By providing an electromagnetic shield, electromagnetic noise from the outside can be shielded, so that the chemical sensor 50 can efficiently detect a weak signal.
  • the chemical sensor 50 can efficiently detect the detection target component in the sample by providing the sensitive film 31 including the metal organic structure.
  • the floating gate electrode 11 as the gate electrode, it is possible to accurately detect the change in the work function of the detection region due to the capture of the detection target component.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing a chemical sensor 60 in a first modification of the present embodiment.
  • the chemical sensor 60 in this modification has a configuration in which a plurality of chemical sensors 50 according to the embodiment are combined. About another structure, it is the same as that of the chemical sensor 50 shown in embodiment. About the same structure as embodiment, description is abbreviate
  • the chemical sensor 60 is provided with a plurality of chemical sensors 50 on one semiconductor substrate 13. One region separated by a dotted line is one chemical sensor 50.
  • the chemical sensor 60 includes a plurality of field effect transistors 30 formed on one semiconductor substrate 13.
  • the detection regions 21 are connected to the chemical sensors 50 arranged side by side.
  • the chemical sensor 60 has a flow path through which the sample flows.
  • the cooler 35 and the heater 36 are provided separately for each chemical sensor 50.
  • the cooler 35 and the heater 36 may be connected by chemical sensors 50 arranged side by side.
  • the chemical sensor 60 can be reduced in size.
  • the chemical sensor 50 may arrange a plurality of field effect transistors 30 one-dimensionally, two-dimensionally or three-dimensionally.
  • a plurality of field effect transistors may be arranged in a linear shape, a lattice shape, a concentric circle shape, a radial shape, or a random shape.
  • the plurality of field effect transistors 30 may be arranged in parallel to the sample flow, or may be arranged at an angle with respect to the sample flow.
  • the chemical sensor 50 may include a plurality of sensitive films 31 in each of the plurality of field effect transistors 30.
  • the chemical sensor 50 may include the sensitive film 31 made of the same material in each of the plurality of field effect transistors 30 or may include the sensitive film 31 made of different materials.
  • the chemical sensor 60 can improve the detection accuracy of the detection target component.
  • the chemical sensor 60 can detect a plurality of components to be detected at the same time by providing different types of sensitive films 31 on each chemical sensor 50.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a chemical sensor 70 according to a second modification of the present embodiment.
  • the chemical sensor 70 in this modification is different from the chemical sensor 50 of the embodiment in that a gate electrode 71 is provided instead of the floating gate electrode 11.
  • a gate electrode 71 is provided instead of the floating gate electrode 11.
  • Other configurations and operations are the same as those in the embodiment.
  • description is abbreviate
  • a gate electrode 71 is provided on the gate oxide 18.
  • a frame 72 is formed on the gate electrode 71 so as to form the detection region 21.
  • the frame 72 is made of resin or the like. At this time, the frame body 72 is provided such that a part of the gate electrode 71 is exposed from the frame body 72.
  • the sensitive film 31 is provided on the gate electrode 71.
  • the gate electrode 71 is connected to the power supply device 34.
  • the power supply device 34 controls the voltage applied to the gate electrode 71.
  • the chemical sensor 70 can detect the detection target component by measuring a change in the value of the current flowing from the source electrode 16 to the drain electrode 17.
  • the chemical sensor 70 may detect the detection target component by measuring the voltage value applied to the gate electrode 71 when the current value flowing from the source electrode 16 to the drain electrode 17 becomes constant.
  • the chemical sensor 70 may detect the detection target component by measuring a change in threshold voltage.
  • the frame 72 may have a through hole.
  • the basic operation method and configuration of the chemical sensor 70 can be the same as those of the other chemical sensors 50 and 60 described in the embodiment.
  • the field effect transistor 30 is a p-type field effect transistor, but is not limited thereto.
  • the field effect transistor 30 may be an n-type field effect transistor.
  • the field effect transistor 30 is not limited to a MOSFET.
  • the field effect transistor 30 may be an organic thin film transistor or an electric double layer transistor using an ionic liquid.
  • the field effect transistor 30 may be an enhancement type or a depletion type.
  • the chemical sensor of the present disclosure is useful for detecting chemical molecules such as volatile organic compounds.

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Abstract

化学センサは、電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタ上に設けられる検出領域と、検出領域内に設けられる感応膜とを備える。感応膜は金属有機構造体を含む。

Description

化学センサ
　本開示は、試料に含まれる揮発性有機化合物等の化学分子を検出できる化学センサに関する。
　試料に含まれる化学分子、ＤＮＡまたはたんぱく質等の成分を検出する化学センサとして、化学的電界効果トランジスタ（ＣｈｅｍＦＥＴ）やイオン選択性電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）などが用いられている。
　従来の化学的電界効果トランジスタは、例えば、ゲート電極に感応性のパシベーション層が設けられている。試料に含まれる化学分子等は、パシベーション層に吸着される。パシベーション層に化学分子が吸着することにより、電界効果トランジスタのソース電極とドレイン電極間に流れる電流量は変化する。これにより、化学的電界効果トランジスタは、化学分子を検出することができる。
　なお、本開示に関連する技術文献としては、例えば、特許文献１－３などがある。
特開２０１３－６４７４６号公報 特開平３－２１０６３号公報 特開２０１２－１５９５１１号公報
　本開示における化学センサは、電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタ上に設けられる検出領域と、検出領域内に設けられる感応膜とを備える。また、感応膜は金属有機構造体を含む。
　本開示における化学センサは、試料中の検出対象成分を精度よく検出することができる。
実施の形態における化学センサを示す斜視図 実施の形態における化学センサを示す断面図 実施の形態における化学センサの他の例を示す断面図 実施の形態における化学センサの第１変形例を示す斜視図 実施の形態における化学センサの第２変形例を示す断面図
　本開示の実施の形態の説明に先立ち、従来技術における問題点を簡単に説明する。従来の化学センサは、試料に含まれる化学分子等の選択性が十分でない。そのため、従来の化学センサは、試料中の検出対象成分を精度よく検出できないという課題がある。本開示は、上記の課題を解決するものであり、試料に含まれる検出対象成分を精度よく検出できる化学センサを提供する。
　以下では、本開示の実施の形態に係る化学センサについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本開示を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構造については同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化している。
　（実施の形態）
　図１は、本実施の形態における化学センサ５０を模式的に示す斜視図である。図２は、図１における化学センサ５０の２－２線における断面を模式的に示す断面図である。
　化学センサ５０は、試料に含まれる化学分子、核酸またはペプチド等の検出対象成分を検出する。化学分子は、揮発性有機化合物などである。試料は、例えば、人や動物の呼気や血液などである。なお、試料は、生体由来の試料に限られず、試料は、排気ガスや空気等であってもよい。
　揮発性有機化合物は、例えば、ケトン類、アミン類、アルコール類、芳香族炭化水素類、アルデヒド類、エステル類、有機酸、硫化水素、メチルメルカプタン、ジスルフィドである。また、揮発性有機化合物は、アルカン、アルケン、アルキン、ジエン、脂環式炭化水素、アレン、エーテル、カルボニル、カルバニオ、ペプチド、多核芳香族、複素環、有機誘導体、生物分子、代謝物、イソプレン、イソプレノイドおよびその誘導体であってもよい。
　揮発性有機化合物の分子量は、揮発性の観点から１５以上５００以下が好ましく、３０以上４００以下がより好ましい。
　世界保健機関（ＷＨＯ）によると、広義の揮発性有機化合物は、超揮発性有機化合物（ＶＶＯＣ，沸点０℃～５０－１００℃）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ、沸点５０－１００℃～２４０－２６０℃）、半揮発性有機化合物（ＳＶＯＣ，沸点２４０－２６０℃～３８０－４００℃）、粒子状物質（ＰＯＭ、沸点３８０℃以上）に分類される。代表的なＶＶＯＣは、ホルムアルデヒド（分子量３０、沸点―１９．２℃）、アセトアルデヒド（分子量４４、沸点２０．２℃）、ジクロロメタン（分子量８５、沸点４０℃）である。代表的なＶＯＣは、トルエン（分子量９２、沸点１１０．７℃）、キシレン（分子量１０６、沸点１４４℃）、ベンゼン(分子量７８、沸点８０．１℃)、スチレン（分子量１０４、沸点１４５．１℃)などである。代表的なＳＶＯＣは、リン酸トリブチル（分子量２６６、沸点２８９℃）、フタル酸ジオクチル（分子量３９１、沸点３７０℃）などである。本開示において、単に揮発性有機化合物といえば、広義の揮発性有機化合物を意味し、ＶＶＯＣ、ＶＯＣ、ＳＶＯＣ、ＰＯＭを含む。
　揮発性有機化合物の沸点は、－１６０℃以上４００℃以下であることが好ましい。
　化学センサ５０は、フローティングゲート電極１１および対向電極１２を有する電界効果トランジスタ３０と、感応膜３１とを備える。ここで、フローティングゲート電極１１とは、電気的に浮いたゲート電極を示す。
　電界効果トランジスタ３０は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であることが好ましい。
　電界効果トランジスタ３０は、ｐ型ドーピング極性を有する半導体基板１３を有する。半導体基板１３の材料としては、例えば、シリコン、炭化シリコン、ガリウムヒ素、ガリウムヒ素リン、ゲルマニウム、窒化ガリウムを用いることができる。
　半導体基板１３の第一の面１３Ａには、ｎ型ドーピング極性を有する拡散領域１４、１５が形成されている。拡散領域１４は、拡散領域１５と離隔して配置されている。電界効果トランジスタ３０において、拡散領域１４は、ソースである。ソースである拡散領域１４は、例えば、金属シリサイドを用いて形成される。金属シリサイドとしては、例えば、ニッケル、コバルト、白金またはパラジウムのシリサイドを用いることができる。拡散領域１４には、ソース電極１６が接続されている。また、拡散領域１５は、ドレインである。拡散領域１５には、ドレイン電極１７が接続されている。ドレインである拡散領域１５は、ソースである拡散領域１４と同じ材料を用いて形成されてもよい。
　ソース電極１６としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、窒素チタン、タングステン、酸化亜鉛または酸化錫などの導電性材料を用いることができる。ドレイン電極１７としては、ソース電極１６と同じ材料を用いることができる。
　拡散領域１４と拡散領域１５の間の第一の面１３Ａの部分は、ゲート領域である。ゲート領域上には、ゲート酸化物１８が設けられる。ゲート酸化物１８としては、例えば、二酸化珪素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化アルミニウムまたは酸化タンタル等を用いることができる。
　また、ゲート酸化物１８として、高誘電率膜（Ｈｉｇｈ－ｋ材料）を用いてもよい。Ｈｉｇｈ－ｋ材料としては、例えば、ハフニウムシリケート、窒素添加ハフニウムアルミネート、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ディスプロシウムを用いることができる。
　ゲート酸化物１８の上には、フローティングゲート電極１１が設けられる。フローティングゲート電極１１の材料としては、例えば、導電性の金属を用いることができる。フローティングゲート電極１１としては、例えば、窒化チタン、アルミニウム、ルテニウム、タングステン、窒化シリコンタンタル、金、白金を用いることができる。フローティングゲート電極１１は、ポリシリコンを用いて形成されてもよい。
　検出対象成分に対する検出感度の観点から、フローティングゲート電極１１のゲート長方向の長さは、１ｎｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましい。さらに、フローティングゲート電極１１のゲート長方向の長さは、３０ｎｍ以上、１００μｍ以下であることがより好ましい。フローティングゲート電極１１のゲート幅方向の長さは、１ｎｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましい。さらに、フローティングゲート電極１１のゲート幅方向の長さは、３０ｎｍ以上、１００μｍ以下であることがより好ましい。ここで、ゲート長方向とは、ソース電極１６とドレイン電極１７とを繋ぐ線に沿った方向を示し、ゲート幅方向とは、第一の面１３Ａと平行な面内において、ゲート長方向とほぼ垂直に交差する方向である。
　電界効果トランジスタ３０は、フローティングゲート電極１１とソース電極１６とドレイン電極１７の一部（上面）が露出するように、絶縁体層１９で覆われている。なお、絶縁体層１９は、例えば、ゲート酸化物１８と同じ材料で形成される。
　対向電極１２は、フローティングゲート電極１１と対向するように設けられる。フローティングゲート電極１１と対向電極１２の間には、中空領域が設けられる。
　対向電極１２の材料としては、例えば、導電性の金属を用いることができる。対向電極１２は、窒化チタン、アルミニウム、ルテニウム、タングステン、窒化シリコンタンタル、金、白金で形成されてもよい。対向電極１２は、フローティングゲート電極１１と同じ材料を用いてもよい。
　フローティングゲート電極１１と対向電極１２との間の距離は、１０ｎｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。さらに、フローティングゲート電極１１と対向電極１２との間の距離は、１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。
　検出対象成分に対する検出感度の観点から、対向電極１２のゲート長方向の長さは、１ｎｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましい。さらに、対向電極１２のゲート長方向の長さは、３０ｎｍ以上、１００μｍ以下であることがより好ましい。対向電極１２のゲート幅方向の長さは、１ｎｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましい。さらに、対向電極１２のゲート幅方向の長さは、３０ｎｍ以上、１００μｍ以下であることがより好ましい。対向電極１２のゲート長方向の長さは、フローティングゲート電極１１のゲート長よりも大きいことが好ましい。対向電極１２のゲート幅方向の長さは、フローティングゲート電極１１のゲート幅方向の長さよりも大きいことが好ましい。対向電極１２の面積は、フローティングゲート電極１１の面積よりも大きいことが好ましい。
　また、フローティングゲート電極１１と対向電極１２の間には、側壁２０が形成されている。フローティングゲート電極１１と対向電極１２と側壁２０とにより囲まれた領域が、検出領域２１である。試料は、検出領域２１内に充填される。検出領域２１は、例えば、試料が流れる流路の一部であることが好ましい。なお、側壁２０は、対向電極１２の一部であってもよい。
　検出領域２１内には、感応膜３１が設けられる。感応膜３１は、フローティングゲート電極１１の上面と対向電極１２の下面にそれぞれ設けられている。
　なお、検出領域２１は、フローティングゲート電極１１の上部から引き出されて設けられていてもよい。
　感応膜３１は、試料に含まれる検出対象成分を捕捉する。感応膜３１は、金属有機構造体（ＭＯＦ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ）を含む。
　金属有機構造体は、高い比表面積を有する多孔質構造を持つ材料である。多孔質構造は、金属イオンと有機リガンドの相互作用により形成される。検出対象成分を捕捉するのに適した細孔径を有するように調整できるので、金属有機構造体は、化学分子等の検出対象成分の捕捉において、高い親和性を選択的に有する。
　金属有機構造体には、ほぼ全ての金属イオンを用いることができる。したがって、金属イオンは、磁性、電気伝導性、熱伝導性、触媒特性、誘電特性、酸化還元特性、光物性、化学反応性などの機能を金属有機構造体へ付与できる。また、設計された有機リガンドにより、不斉点、疎水性／親水性、光応答性、化学結合性、化学反応性などの機能を金属有機構造体へ付与できる。
　このように、金属有機構造体は、検出対象成分を捕捉するのに適した親和性を有するように調整できる。したがって、金属有機構造体は、化学分子等の検出対象成分を選択的に捕捉できる。そのため、化学センサ５０は、精度よく検出対象成分を検出することができる。
　金属有機構造体としては、例えば、ＭＯＦ８０１－Ｐ、　ＭＯＦ８０１－ＳＣ、ＭＯＦ－８０２、ＵｉＯ－６６、ＭＯＦ－８０８、ＭＯＦ－８４１、ＤＵＴ－６７、ＰＩＺＯＦ－２、ＭＯＦ－８０４、ＭＯＦ－８０５、ＭＯＦ－８０６、ＭＯＦ－８１２、ＭＯＦ－５、ＭＯＦ－１７７、ＨＫＵＳＴ－１、ＭＩＬ－５３、ＭＩＬ－９６、ＭＩＬ－１０１、ＭＡＭＳ－１、Ｐｔ／Ｙ　ＭＯＦ、ＭＩＬ－４７、ＺＭＯＦ－Ｒｈｏ、Ｄｙ－ｂｔｃ、Ｌｎ－ｐｄａ、Ｍｎ－ｆｏｒｍａｔａ、ＩＲＭＯＦ－３、ＩＲＭＯＦ－８、ＩＲＭＯＦ－１１１、Ｚｎ－ＩＤＣ、Ｐｄ－ｐｙｍｏ、Ｃｏ／ＤＯＢＤＣ、Ｎｉ／ＤＯＢＤＣ、Ａｌ－ＭＩＬ－１１０、Ｎｉ－ｂｐｅ、ＭＯＦ－６９Ｃ、ＭＯＦ－１４４、ＰＣＮ－５、Ｐｔ／Ｚｎ－ＭＯＦ、ＭＩＬ－５３ｃａｌｃ、ＵＭＣＭ－１、Ｔｂ－ＭＯＦ－７６、Ｍｇ／ＤＯＢＤＣ、ＰＣＮ－１３、ＺＩＦ－９５、ＣＵＫ－１、ＵＭＣＭ－１５０、ＵＭＣＭ－１５０Ａ、Ｚｎ－ｂｄｃ－ＤＡＢＣＯ、Ｇａ－ＭＩＬ－６８、Ｚｒ－ＵｉＯ－６６、Ｔｉ－ＭＩＬ－１２５、Ｐｔ／ＺＩＦ－８、Ｍｇ－ＭＯＦ－７４、Ｃｏ－ＭＯＦ－７４、Ｎｉ－ＭＯＦ－７４、ＣＡＵ－６，ＣＡＵ－１０、ＳＩＭ－１、テレフタル酸アルミニウム（Ｂａｓｏｌｉｔｅ（登録商標）　Ａ１００）、Ｂａｓｏｌｉｔｅ（登録商標）　Ａ３００、ベンゼン－１，３，５－トリカルボン酸銅（Ｂａｓｏｌｉｔｅ（登録商標）　Ｃ３００）、ｚｅｏｌｉｔｅ　１３Ｘ、ＭＣＭ－４１、ＢＰＬ　ｃａｒｂｏｎなどを用いることができる。
　金属有機構造体は、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｕ２＋などの金属イオンのいずれか１つ以上の金属イオンを含んでいてもよい。有機金属構造体は、２種類以上の金属イオンを含んでいてもよい。金属有機構造体は、酸素ドナー性配位子または窒素ドナー性配位子などの有機リガンドにより構成されていてもよい。有機リガンドは、１、４－ｂｅｎｚｅｎｅｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ　ａｃｉｄ、４、４´－ｂｉｐｙｒｉｄｙｌ、ｉｍｉｄａｚｏｌｅなどでもよい。有機リガンドは、検出対象成分と親和性を示す官能基を有することが好ましい。有機リガンドは、アミノ基、アルデヒド基、炭化水素基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、アシル基、アミド基、カルボニル基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、チオール基、スルホ基、ニトロ基、アルキル基、ビニル基、Ａｌｌｙｌ基、Ａｒｙｌ基、フェニル基、ナフチル基、アラアルキル基、ベンジル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、メトキシ基、エトキシ基などの官能基を持っていてもよい。金属有機構造体は、２種類以上の有機リガンドにより構成されていてもよい。金属イオンと有機リガンドの組み合わせは、１：１であってもよいし、異なる比率であってもよい。
　金属有機構造体は、検出対象成分を化学的または物理的な結合により捕捉することが好ましい。金属有機構造体は、検出対象成分を、共有結合、配位結合、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス結合、分子間力により捕捉することが好ましい。
　金属有機構造体の細孔径は、０．１ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、金属有機構造体の細孔径は、０．４ｎｍ以上、６ｎｍ以下であることがより好ましい。金属有機構造体の細孔径は、化学分子等の検出対象成分の直径よりも大きいことが好ましい。金属有機構造体の細孔の形は、ボトルネック型、直管型、ホーン型であってもよい。金属有機構造体の細孔は、柔軟性も持っていてもよい。金属有機構造体のＢＥＴ比表面積は５００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。さらに、金属有機構造体のＢＥＴ比表面積は、６０００ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。なお、ＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ法で求めた比表面積である。
　金属有機構造体は、溶液法、マイクロ波法、超音波法、固相混合法により合成することができる。合成の容易性および結晶サイズの制御性の観点から、溶液法として拡散法、攪拌法、水熱法を用いることができる。
　なお、感応膜３１としては、検出対象成分を捕捉できるものであれば、金属有機構造体以外の材料を用いてもよい。例えば、感応膜３１として、共有結合性有機構造体（ＣＯＦ：Ｃｏｖａｌｅｎｔ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ）、ゼオライト型イミダゾレート構造体（ＺＩＦ）、金属有機多面体（ＭＯＰ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ）多孔性配位高分子（ＰＣＰ：Ｐｏｒｏｕｓ　Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　Ｐｏｌｙｍｅｒ）を用いることもできる。
　感応膜３１として金属有機構造体のみを用いてもよい。感応膜３１として、複数の種類の金属有機構造体を積層してもよい。感応膜３１として、金属有機構造体、共有結合性有機構造体、ゼオライト型イミダゾレート構造体、金属有機多面体、多孔性配位高分子のうち複数を組み合わせてもよい。感応膜３１として、金属有機構造体、共有結合性有機構造体、ゼオライト型イミダゾレート構造体、金属有機多面体、多孔性配位高分子のうち複数を積層してもよい。
　なお、感応膜３１は、検出領域２１の内部に設けられていればよい。例えば、感応膜３１は、フローティングゲート電極１１の上面または対向電極１２の下面の一方に設けられていてもよい。また、感応膜３１は、側壁２０の一部に設けられていてもよい。フローティングゲート電極１１の上面および対向電極１２の下面および側壁２０の一部に設けられる感応膜３１は、同じ材料でもよいが、異なる材料でもよい。
　検出感度の観点から、感応膜３１の膜厚は、０．１ｎｍ以上、１μｍ以下であることが好ましい。さらに、感応膜３１の膜厚は、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
　感応膜３１は、キャスト法、スピンコート法、スパッタ法、蒸着法、液相成長法、気相成長法、印刷法、貼付け法、電界重合法などにより形成することができる。
　感応膜３１とフローティングゲート電極１１との間に接合層を設けてもよい。感応膜３１と対向電極１２との間に接合層を設けてもよい。感応膜３１は、対向電極１２を形成した後に形成することが好ましい。
　以下、化学センサ５０の動作を説明する。
　化学センサ５０において、ソース電極１６とドレイン電極１７とは、電源装置３２を介して接続されている。また、化学センサ５０には、ソース電極１６とドレイン電極１７との間に流れる電流を計測する計測機器３３が接続される。また、対向電極１２には、フローティングゲート電極１１の電荷を制御する電源装置３４が接続される。化学センサ５０には信号増幅器が接続されてもよい。化学センサ５０には負帰還回路、温度補償回路が接続されてもよい。
　化学センサ５０は、電源装置３４によりフローティングゲート電極１１の電荷を制御することにより、ソース電極１６からドレイン電極１７に流れる電流量を制御することができる。
　化学センサ５０の検出領域２１には、試料が挿入される。試料に含まれる検出対象成分は、感応膜３１に捕捉される。
　感応膜３１に検出対象成分が捕捉されることにより、感応膜３１の仕事関数が変化する。そのため、フローティングゲート電極１１の電荷量は変化する。フローティングゲート電極１１の電荷量が変化することにより、ソース電極１６からドレイン電極１７に流れる電流値は変化する。したがって、化学センサ５０は、電流値の変化を検出することにより、検出対象成分を検出することができる。
　また、化学センサ５０は、電流値の変化量等を測定することにより、検出対象成分の濃度等を検出することもできる。
　なお、化学センサ５０は、ソース電極１６からドレイン電極１７に流れる電流値が一定となるときに対向電極１２に印加される電圧値等を測定することにより、検出対象成分を検出してもよい。
　なお、化学センサ５０は、半導体基板１３の電位を制御してもよい。化学センサ５０は、半導体基板１３を接地させてもよい。化学センサ５０は、直流で動作させてもよいし、交流で動作させてもよい。
　なお、図３に示すように、対向電極１２には、貫通孔４１が形成されていてもよい。貫通孔４１は、１つでも、複数でもよい。貫通孔４１を設けることにより、試料は、中空領域に効率よく充填される。
　試料を検出領域２１に効率よく充填するために、検出領域２１の外部から内部に向かう流れを発生させてもよい。流れを発生させるために、ポンプ、送風機、対流を用いることができる。
　検出対象成分の検出において、検出領域２１における試料は、流動していてもよいし、静止していてもよい。
　感応膜３１は、検出対象成分をより多く捕捉できるように、冷却されることが好ましい。そのため、化学センサ５０は、冷却器３５を備えてもよい。検出対象成分の検出において、感応膜３１の温度は、－８０℃以上、２５℃以下であることが好ましい。さらに、検出において、感応膜３１の温度は、－１５℃以上、２５℃以下であることがより好ましい。冷却器３５は、例えば、対向電極１２に設けられる。
　また、検出対象成分の捕捉の選択性を向上させる観点から、感応膜３１は加熱されることが好ましい。化学センサ５０は、さらに加熱器３６を備えてもよい。加熱器としては、例えば、抵抗素子ヒーター、赤外線ヒーター、カーボンヒーターを用いることができる。検出対象成分の検出において、感応膜３１の温度は、４０℃以上、５００℃以下であることが好ましい。さらに、検出において、４０℃以上、２００℃以下であることがより好ましい。加熱器３６は、例えば、対向電極１２に設けられる。
　感応膜３１を冷却または加熱するために、熱電素子を用いてもよい。熱電素子は、容易に冷却面と加熱面を反転できる。そのため、熱電素子は、冷却器３５および加熱器３６の役割を有する。
　また、化学センサ５０に、温度センサをさらに設けてもよい。温度センサで計測した化学センサの温度により、化学センサ５０は、検出結果に対して温度補償を行うことができる。
　なお、感応膜３１に捕捉された検出対象成分は、検出対象成分を含まない清浄なガスにより除去することができる。これにより、化学センサ５０は、繰り返し計測することができる。清浄なガスは、例えば、乾燥窒素ガス、乾燥空気、較正用ガスである。
　金属有機構造体は、水分を含む試料を効率よく検出するために、疎水性を示す有機リガンドを含むことが好ましい。また、検出対象成分を検出する前に、試料から水分を除去してもよい。化学センサ５０は、さらに、湿度センサを設けてもよい。
　化学センサ５０は、検出対象成分を検出する前に初期化してもよい。例えば、化学センサ５０は、検出対象成分を検出する前に、検出対象成分を用いて初期化してもよい。化学センサ５０は、検出対象成分を検出する前に、化学センサ５０を昇温することにより初期化してもよい。
　さらに、化学センサ５０は、化学センサ５０を電気的または機械的に制御するための制御ユニット３７、３８を設けてもよい。制御ユニット３７は、電源装置３２に接続される。制御ユニット３８は、電源装置３４に接続される。
　化学センサ５０には、検出された結果を解析する解析ユニット３９を設けてもよい。解析ユニット３９は、例えば、計測機器３３に接続される。化学センサ５０は、主成分分析、絶対値表現分析、判別分析、因子分析、クラスタ分析、コンジョイント分析などの多変量解析を行ってもよいし、多回帰解析など他の統計解析を行ってもよい。
　化学センサ５０は、電磁シールドを設けてもよい。電磁シールドを設けることにより、外部からの電磁ノイズを遮蔽することができるので、化学センサ５０は、微弱な信号を効率よく検出できる。
　化学センサ５０は、金属有機構造体を含む感応膜３１を設けることにより、試料中の検出対象成分を効率よく検出することができる。
　また、ゲート電極として、フローティングゲート電極１１を用いることにより、検出対象成分の捕捉による検出領域の仕事関数の変化を精度よく検出することができる。
　（第１変形例）
　以下、本実施の形態の第１変形例について説明する。
　図４は、本実施の形態の第１変形例における化学センサ６０を模式的に示す斜視図である。
　本変形例における化学センサ６０は、実施の形態の化学センサ５０を複数個組み合わせた構成である。その他の構成については、実施の形態に示す化学センサ５０と同様である。実施の形態と同じ構成については、同じ符号を用いて説明を省略する。
　化学センサ６０は、１つの半導体基板１３に複数の化学センサ５０が設けられている。点線で区切られた一つの領域が、１つの化学センサ５０である。
　つまり、化学センサ６０は、１つの半導体基板１３に形成された複数の電界効果トランジスタ３０を備える。横に並んだ化学センサ５０は、検出領域２１が繋がっている。これにより、化学センサ６０には、試料が流れる流路が形成されている。
　冷却器３５および加熱器３６は、化学センサ５０のそれぞれに別々に設けられる。なお、冷却器３５および加熱器３６は、横に並んだ化学センサ５０同士で繋がっていてもよい。
　このように、複数の化学センサ５０を１つの半導体基板１３上に設けることにより、化学センサ６０を小型化することができる。
　化学センサ５０は、複数の電界効果トランジスタ３０を１次元的、２次元的または３次元的に配置してもよい。化学センサ５０は、複数の電界効果トランジスタを直線状、格子状、同心円状、放射状、ランダム状に配置してもよい。化学センサ５０は、複数の電界効果トランジスタ３０を試料の流れに対して平行に配置してもよいし、試料の流れに対して角度をもって配置してもよい。
　化学センサ５０は、複数の電界効果トランジスタ３０のそれぞれに複数の感応膜３１を備えていてもよい。化学センサ５０は、複数の電界効果トランジスタ３０のそれぞれに同じ材料で構成される感応膜３１を備えていてもよいし、異なる材料で構成される感応膜３１を備えていてもよい。
　このように、それぞれの化学センサ５０に同じ種類の感応膜３１を設けることにより、化学センサ６０は、検出対象成分の検出精度を向上させることができる。また、化学センサ６０は、それぞれの化学センサ５０に異なる種類の感応膜３１を設けることにより、同時に複数の検出対象成分を検出することができる。
　（第２変形例）
　以下、本実施の形態の第２変形例について説明する。
　図５は、本実施の形態の第２変形例における化学センサ７０を模式的に示す断面図である。
　本変形例における化学センサ７０は、フローティングゲート電極１１の代わりに、ゲート電極７１が設けられている点で実施の形態の化学センサ５０と異なる。その他の構成および動作については、実施の形態と同様である。実施の形態と同じ構成については、同じ符号を用いて説明を省略する。
　電界効果トランジスタ３０では、ゲート酸化物１８の上にゲート電極７１が設けられている。ゲート電極７１の上には、検出領域２１を形成するように、枠体７２が形成されている。枠体７２は、樹脂等で形成される。この時、枠体７２は、ゲート電極７１の一部が枠体７２から露出するように設けられる。
　感応膜３１は、ゲート電極７１上に設けられている。
　ゲート電極７１は、電源装置３４に接続される。電源装置３４は、ゲート電極７１に印加される電圧を制御する。
　化学センサ７０は、ソース電極１６からドレイン電極１７に流れる電流値の変化を計測することにより、検出対象成分を検出することができる。
　なお、化学センサ７０は、ソース電極１６からドレイン電極１７に流れる電流値が一定となるときにゲート電極７１に印加される電圧値等を測定することにより、検出対象成分を検出してもよい。また、化学センサ７０は閾値電圧の変化を測定することにより検出対象成分を検出してもよい。
　なお、枠体７２は、貫通孔を有していてもよい。
　化学センサ７０の基本的な動作方法および構成は、実施の形態に示す他の化学センサ５０、６０と同様とすることができる。
　本開示の化学センサ５０、６０、７０において、電界効果トランジスタ３０は、ｐ型の電界効果トランジスタを用いたが、これに限られない。例えば、電界効果トランジスタ３０は、ｎ型の電界効果トランジスタを用いてもよい。
　また、電界効果トランジスタ３０は、ＭＯＳＦＥＴに限定されない。例えば、電界効果トランジスタ３０は、有機薄膜トランジスタ、イオン液体を用いた電気二重層トランジスタでもよい。電界効果トランジスタ３０は、エンハンス型でもよいしディプレッション型でもよい。
　以上、一つまたは複数の態様における化学センサについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　本開示の化学センサは、揮発性有機化合物等の化学分子の検出に有用である。
　１１　フローティングゲート電極
　１２　対向電極
　１３　半導体基板
　１４，１５　拡散領域
　１６　ソース電極
　１７　ドレイン電極
　１８　ゲート酸化物
　１９　絶縁体層
　２０　側壁
　２１　検出領域
　３０　電界効果トランジスタ
　３１　感応膜
　３２，３４　電源装置
　３３　計測機器
　３５　冷却器
　３６　加熱器
　３７，３８　制御ユニット
　３９　解析ユニット
　４１　貫通孔
　５０，６０，７０　化学センサ
　７１　ゲート電極
　７２　枠体

Claims (7)

  1. 　電界効果トランジスタと、
    　前記電界効果トランジスタ上に設けられる検出領域と、
    　前記検出領域内に設けられる感応膜と、を備え、
    　前記感応膜は、金属有機構造体を含む、
    　化学センサ。
  2. 　前記電界効果トランジスタは、フローティングゲート電極と、前記フローティングゲート電極と前記検出領域を介して対向する対向電極とを有する、
    　請求項１に記載の化学センサ。
  3. 　前記電界効果トランジスタは、ゲート電極と、前記ゲート電極上に前記検出領域を形成するように設けられた枠体とを有する、
    　請求項１に記載の化学センサ。
  4. 　前記金属有機構造体は、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｎｉ２＋およびＣｕ２＋の金属イオンの少なくとも１つを含む、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の化学センサ。
  5. 　前記金属有機構造体は、酸素ドナー性配位子または窒素ドナー性配位子の有機リガンドにより構成される、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の化学センサ。
  6. 　前記金属有機構造体は、ＭＯＦ８０１－Ｐ、　ＭＯＦ８０１－ＳＣ、ＭＯＦ－８０２、ＵｉＯ－６６、ＭＯＦ－８０８、ＭＯＦ－８４１、ＤＵＴ－６７、ＰＩＺＯＦ－２、ＭＯＦ－８０４、ＭＯＦ－８０５、ＭＯＦ－８０６、ＭＯＦ－８１２、ＭＯＦ－５、ＭＯＦ－１７７、ＨＫＵＳＴ－１、ＭＩＬ－５３、ＭＩＬ－９６、ＭＩＬ－１０１、ＭＡＭＳ－１、Ｐｔ／Ｙ　ＭＯＦ、ＭＩＬ－４７、ＺＭＯＦ－Ｒｈｏ、Ｄｙ－ｂｔｃ、Ｌｎ－ｐｄａ、Ｍｎ－ｆｏｒｍａｔａ、ＩＲＭＯＦ－３、ＩＲＭＯＦ－８、ＩＲＭＯＦ－１１１、Ｚｎ－ＩＤＣ、Ｐｄ－ｐｙｍｏ、Ｃｏ／ＤＯＢＤＣ、Ｎｉ／ＤＯＢＤＣ、Ａｌ－ＭＩＬ－１１０、Ｎｉ－ｂｐｅ、ＭＯＦ－６９Ｃ、ＭＯＦ－１４４、ＰＣＮ－５、Ｐｔ／Ｚｎ－ＭＯＦ、ＭＩＬ－５３ｃａｌｃ、ＵＭＣＭ－１、Ｔｂ－ＭＯＦ－７６、Ｍｇ／ＤＯＢＤＣ、ＰＣＮ－１３、ＺＩＦ－９５、ＣＵＫ－１、ＵＭＣＭ－１５０、ＵＭＣＭ－１５０Ａ、Ｚｎ－ｂｄｃ－ＤＡＢＣＯ、Ｇａ－ＭＩＬ－６８、Ｚｒ－ＵｉＯ－６６、Ｔｉ－ＭＩＬ－１２５、Ｐｔ／ＺＩＦ－８、Ｍｇ－ＭＯＦ－７４、Ｃｏ－ＭＯＦ－７４、Ｎｉ－ＭＯＦ－７４、ＣＡＵ－６，ＣＡＵ－１０、ＳＩＭ－１、テレフタル酸アルミニウム、ベンゼン－１，３，５－トリカルボン酸銅、ｚｅｏｌｉｔｅ　１３Ｘ、ＭＣＭ－４１、ＢＰＬ　ｃａｒｂｏｎのいずれかである、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の化学センサ。
  7. 　前記対向電極は、貫通孔を有する、
    　請求項２に記載の化学センサ。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106531445A (zh) * 2016-12-07 2017-03-22 天津师范大学 一种用于染料敏化太阳能电池对电极的多孔碳材料电极的制备方法
CN107096258A (zh) * 2017-04-14 2017-08-29 云南师范大学 一种能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性mof分离柱
CN108169303A (zh) * 2017-12-07 2018-06-15 商丘师范学院 基于金属有机框架材料作为信号探针的核酸适配体电化学传感器
CN108384027A (zh) * 2018-05-07 2018-08-10 江西省科学院应用化学研究所 一种具有乙酰丙酮荧光响应的锌-有机框架及制备方法
CN108774325A (zh) * 2018-07-17 2018-11-09 宁夏大学 金属配位聚合物的合成方法及其在二胺类物质检测中的应用和设备
TWI648864B (zh) * 2017-09-26 2019-01-21 國立清華大學 感測裝置及離子檢測方法
CN109999770A (zh) * 2019-03-22 2019-07-12 安徽师范大学 一种特异性亲和多孔聚合物mof色谱材料及其制备方法和应用
CN110085909A (zh) * 2019-05-05 2019-08-02 中南大学 一种复合固体电解质材料及其制备方法和应用
CN110354691A (zh) * 2018-03-26 2019-10-22 京东方科技集团股份有限公司 气体筛选膜及其制造方法和面罩
CN110903826A (zh) * 2019-12-20 2020-03-24 中南大学 一种基于沸石基咪唑酸酯骨架的荧光探针及其制备方法和在监测细菌孢子发芽过程中的应用
DE102021109438A1 (de) 2020-04-21 2021-10-21 The University Of Tokyo Feldeffekttransistor, Gassensor, und Herstellungsverfahren derselben

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019163228A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社東芝 金属有機構造体、蛍光体膜、および分子検出装置
CN108786921B (zh) * 2018-04-26 2021-09-24 上海理工大学 一种单原子Pd@UiO-66催化剂及其制备方法和应用
CN109467493B (zh) * 2018-11-16 2020-10-27 西北工业大学 金属有机框架材料改性纳米金属颗粒的制备方法
CN111471583B (zh) * 2020-04-15 2023-01-06 京东方科技集团股份有限公司 基因检测基板及芯片、基因检测系统及检测方法
TWI777376B (zh) * 2021-01-20 2022-09-11 凌陽科技股份有限公司 生物檢測晶片及生物檢測方法
WO2022238569A1 (en) * 2021-05-14 2022-11-17 Katholieke Universiteit Leuven Metal organic framework photonic and electronic device for gas sensing
CN113634271B (zh) * 2021-07-16 2022-06-10 华南理工大学 一种用于光热催化净化VOCs的Co-MOF衍生物光热催化剂及制备方法与应用
KR20230033542A (ko) 2021-09-01 2023-03-08 에스케이하이닉스 주식회사 강유전층 및 금속 입자가 내장된 금속-유기물 구조체층을 포함하는 반도체 장치
CN114324515B (zh) * 2021-12-01 2022-09-27 江南大学 一种基于铜卟啉金属有机骨架修饰碳纸电极检测草甘膦的电化学传感器
CN114289065B (zh) * 2021-12-23 2023-09-22 淮阴工学院 金属离子掺杂型x-MOF-74光催化剂的制备方法及其应用
CN116120573B (zh) * 2022-12-19 2024-10-01 淮阴师范学院 一种配位聚合物材料及其制备方法和应用
CN116297753B (zh) * 2023-05-16 2023-08-18 湖南大学 一种基于核壳型Pd/PDA@MXene复合材料的电化学传感器、制备方法及应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58129239A (ja) * 1982-01-12 1983-08-02 ユニヴア−シテイ・オヴ・ユ−タ 流体内成分の濃度測定装置及び濃度測定方法
DE102005008051A1 (de) * 2005-02-22 2006-08-24 Siemens Ag Gassensor und Verfahren zu dessen Betrieb
JP2007529722A (ja) * 2004-03-18 2007-10-25 ミクロナス ゲーエムベーハー ガス又はガス混合気を検出する装置
JP2007533987A (ja) * 2004-04-22 2007-11-22 マイクロナス ゲーエムベーハー Ｆｅｔを基礎とするガスセンサ
US20120282142A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-08 Siemens Aktiengesellschaft Gas sensor
WO2014021208A1 (ja) * 2012-08-01 2014-02-06 独立行政法人物質・材料研究機構 高プロトン伝導性ポリマーフィルム、その製造方法及び湿度センサー

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58129239A (ja) * 1982-01-12 1983-08-02 ユニヴア−シテイ・オヴ・ユ−タ 流体内成分の濃度測定装置及び濃度測定方法
JP2007529722A (ja) * 2004-03-18 2007-10-25 ミクロナス ゲーエムベーハー ガス又はガス混合気を検出する装置
JP2007533987A (ja) * 2004-04-22 2007-11-22 マイクロナス ゲーエムベーハー Ｆｅｔを基礎とするガスセンサ
DE102005008051A1 (de) * 2005-02-22 2006-08-24 Siemens Ag Gassensor und Verfahren zu dessen Betrieb
US20120282142A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-08 Siemens Aktiengesellschaft Gas sensor
WO2014021208A1 (ja) * 2012-08-01 2014-02-06 独立行政法人物質・材料研究機構 高プロトン伝導性ポリマーフィルム、その製造方法及び湿度センサー

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SATOSHI HORIKE ET AL.: "Takosei Haii Kobunshi (PCP)/Kinzoku Yuki Kozotai (MOF) no Kiso", MATERIAL MATTERS BASICS, 2012, Japan, pages 1 - 16 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106531445A (zh) * 2016-12-07 2017-03-22 天津师范大学 一种用于染料敏化太阳能电池对电极的多孔碳材料电极的制备方法
CN107096258A (zh) * 2017-04-14 2017-08-29 云南师范大学 一种能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性mof分离柱
TWI648864B (zh) * 2017-09-26 2019-01-21 國立清華大學 感測裝置及離子檢測方法
US11175259B2 (en) 2017-09-26 2021-11-16 National Tsing Hua University Sensing device and ion detection method
CN108169303A (zh) * 2017-12-07 2018-06-15 商丘师范学院 基于金属有机框架材料作为信号探针的核酸适配体电化学传感器
CN108169303B (zh) * 2017-12-07 2019-08-20 商丘师范学院 基于金属有机框架材料作为信号探针的核酸适配体电化学传感器
CN110354691B (zh) * 2018-03-26 2020-12-18 京东方科技集团股份有限公司 气体筛选膜及其制造方法和面罩
US11229877B2 (en) 2018-03-26 2022-01-25 Hefei Xinsheng Optoelectronics Technology Co., Ltd. Gas screening film and manufacturing method thereof and face mask
CN110354691A (zh) * 2018-03-26 2019-10-22 京东方科技集团股份有限公司 气体筛选膜及其制造方法和面罩
CN108384027A (zh) * 2018-05-07 2018-08-10 江西省科学院应用化学研究所 一种具有乙酰丙酮荧光响应的锌-有机框架及制备方法
CN108384027B (zh) * 2018-05-07 2021-03-26 江西省科学院应用化学研究所 一种具有乙酰丙酮荧光响应的锌-有机框架及制备方法
CN108774325A (zh) * 2018-07-17 2018-11-09 宁夏大学 金属配位聚合物的合成方法及其在二胺类物质检测中的应用和设备
CN109999770A (zh) * 2019-03-22 2019-07-12 安徽师范大学 一种特异性亲和多孔聚合物mof色谱材料及其制备方法和应用
CN110085909B (zh) * 2019-05-05 2021-06-22 中南大学 一种复合固体电解质材料及其制备方法和应用
CN110085909A (zh) * 2019-05-05 2019-08-02 中南大学 一种复合固体电解质材料及其制备方法和应用
CN110903826B (zh) * 2019-12-20 2020-12-22 中南大学 一种基于沸石基咪唑酸酯骨架的荧光探针及其制备方法和在监测细菌孢子发芽过程中的应用
CN110903826A (zh) * 2019-12-20 2020-03-24 中南大学 一种基于沸石基咪唑酸酯骨架的荧光探针及其制备方法和在监测细菌孢子发芽过程中的应用
DE102021109438A1 (de) 2020-04-21 2021-10-21 The University Of Tokyo Feldeffekttransistor, Gassensor, und Herstellungsverfahren derselben

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