【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.04.21】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22JI0027
利用課題名 / Title
電界効果型トランジスタウィルスセンサーにおける誘電膜最適化と電子状態評価
利用した実施機関 / Support Institute
北陸先端科学技術大学院大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
電子分光,バイオセンサ
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
清水 皇
所属名 / Affiliation
株式会社デンソー
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
村上達也
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
JI-014：大気中光電子分光装置
JI-017：クリーンルーム微細加工装置群
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
当社では水溶液に抽出されたウィルスをSi-MOSFETのゲート電圧 (=ソース-ドレイン電流) の変位として定量するデバイスを製作している。ウィルスの検出感度を向上させるために、MOSFETにおける最適絶縁膜の選定を進めている。本研究では、その一貫でTa2O5膜について大気環境と水環境における電子構造変化を捉える事を目的とした。
実験 / Experimental
当社において熱酸化膜付Si基板上に100 nmTa2O5を成膜したサンプルを作製した。本サンプルに関し、北陸先端科学技術大学院大学における光電子収量分光装置 (AC-2, 理研計器) を用い、大気及び水環境における光電子収量スペクトル測定を実施した。水環境は、サンプル表面にマイクロピペットを用いて純水を10 μL滴下する事で実現した。また、この滴下量において十分に光電子検出が可能な事を確認した後、実際の光電子計測を実施した。大気に対し水環境における光電子検出量比は、およそ1/3であった。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に、100 nm Ta2O5膜に水を滴下する前後の光電子収量 (PYS) スペクトルを示す。水滴下前のPYSスペクトルが4.9 eVから立ち上がる事に対し、水滴下後は5.1 eVに閾値が観測された。この事は、水滴下によりTa2O5のイオン化エネルギーが0.2 eV高くなる事を示唆している。即ち、H2O/Ta2O5吸着界面では表面側が0.2 eV負に帯電する電気二重層が形成されると考えられる。ウィルスを含む吸着物は負に帯電する物質である事が想定されており、本研究で試行検討した膜については、基板表面と期待される吸着物が互いに退け合う可能性がある。今後は、水環境において膜表面が正に帯電する修飾法など表面処理について検討を進めたい。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. 水滴下前後におけるTa2O5膜の光電子収量スペクトル
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件