JP2016065746A - Gas sensor and transistor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスセンサ、および、トランジスタに関する。 The present invention relates to a gas sensor and a transistor.
雰囲気中に含まれるガスを検知するガスセンサは、ガス漏れ警報機や空気清浄機などの空気の汚染モニター用途や、自動車の自動換気制御機能、飲酒チェック用のアルコール検知器など、家庭用途から産業用途まで幅広い分野で用いられる。
このようなガスセンサとしては種々の提案がなされており、例えば、特許文献１においては、化学種に晒される際に電気インピーダンスが変化する複数のファイバーと、複数のファイバーの電気インピーダンスの測定を可能にする空間的に離隔されたポイントにおいて複数のファイバーに接続された一組の電極とを備えた化学センサが開示されている。より具体的には、特許文献１の図１において、くし型電極上に複数のファイバーを配置したガスセンサが開示されている。また、特許文献１においては、ファイバーを構成する材料としてキトサンが例示されているが、その性能は具体的には評価されていない。
Gas sensors that detect the gas contained in the atmosphere are used in household applications and industrial applications such as air pollution monitoring applications such as gas leak alarms and air purifiers, automatic ventilation control functions for automobiles, and alcohol detectors for drinking checks. Used in a wide range of fields.
Various proposals have been made for such a gas sensor. For example, in Patent Document 1, it is possible to measure a plurality of fibers whose electric impedance changes when exposed to chemical species and the electric impedance of the plurality of fibers. A chemical sensor is disclosed that includes a set of electrodes connected to a plurality of fibers at spatially spaced points. More specifically, FIG. 1 of Patent Document 1 discloses a gas sensor in which a plurality of fibers are arranged on a comb-type electrode. Moreover, in patent document 1, although chitosan is illustrated as a material which comprises a fiber, the performance is not specifically evaluated.
一方、近年、ガスセンサに対する要求が増しており、感度および応答速度のより一層の向上が求められている。なお、ここで感度が優れるとは、ガス分子を検出する際の検出シグナルの変化率が大きいことを意図し、このような態様においてはいわゆるＳ／Ｎ比も向上する。
本発明者は、特許文献１の図１の構成を参照して、くし型配線とキトサンファイバーとを用いてガスセンサを作製し、その性能について検討を行ったところ、感度および応答速度の両立ができておらず、さらなる改良が必要であった。
On the other hand, in recent years, demands for gas sensors are increasing, and further improvements in sensitivity and response speed are required. Here, the term “excellent sensitivity” means that the rate of change of the detection signal when detecting gas molecules is large, and in such an embodiment, the so-called S / N ratio is also improved.
The present inventor made a gas sensor using comb-shaped wiring and chitosan fiber with reference to the configuration of FIG. 1 of Patent Document 1 and examined its performance. As a result, both sensitivity and response speed can be achieved. There was no need for further improvement.
本発明は、上記実情を鑑みて、感度および応答速度に優れる、トランジスタを含むガスセンサを提供することを課題とする。
また、本発明は、上記ガスセンサに使用されるトランジスタを提供することも課題とする。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a gas sensor including a transistor that is excellent in sensitivity and response speed.
Another object of the present invention is to provide a transistor used in the gas sensor.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、キトサンからなるガス分子受容層をトランジスタ内に配置することにより、所望の効果が得られることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that a desired effect can be obtained by disposing a gas molecule-accepting layer made of chitosan in a transistor, and have reached the present invention. That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.
（１） ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、半導体層と、半導体層と隣接して配置される、キトサンを含むガス分子受容層とを備えるボトムゲート型のトランジスタ、を含むガスセンサ。
（２） トランジスタにおいて、ガス分子受容層が最も外側に位置する、（１）に記載のガスセンサ。
（３） トランジスタにおいて、ガス分子受容層がゲート絶縁層と半導体層との間に配置される、（１）に記載のガスセンサ。
（４） ガス分子受容層が、キトサンファイバーを含む、（１）〜（３）のいずれかに記載のガスセンサ。
（５） 半導体層が、有機半導体を含む有機半導体層である、（１）〜（４）のいずれかに記載のガスセンサ。
（６） ガス分子受容層の厚みが１０〜５０ｎｍである、（１）〜（５）のいずれかに記載のガスセンサ。
（７） 半導体層の厚みが５０ｎｍ以下である、（１）〜（６）のいずれかに記載のガスセンサ。
（８） ガス分子受容層において検出対象となるガス分子が、人の呼気中に含まれるガス分子である、（１）〜（７）のいずれかに記載のガスセンサ。
（９） ガス分子受容層において検出対象となるガス分子が、アセトンである、（１）〜（８）のいずれかに記載のガスセンサ。
（１０） ガス分子受容層において検出対象となるガス分子が、エタノールである、（１）〜（８）のいずれかに記載のガスセンサ。
（１１） ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、半導体層と、半導体層と隣接して配置される、キトサンを含むガス分子受容層とを備えるボトムゲート型のトランジスタ。
(1) A bottom-gate transistor including a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer, a semiconductor layer, and a gas molecule receiving layer containing chitosan disposed adjacent to the semiconductor layer, Including gas sensor.
(2) The gas sensor according to (1), wherein in the transistor, the gas molecule receiving layer is located on the outermost side.
(3) In the transistor, the gas sensor according to (1), wherein the gas molecule receiving layer is disposed between the gate insulating layer and the semiconductor layer.
(4) The gas sensor according to any one of (1) to (3), wherein the gas molecule receiving layer includes chitosan fibers.
(5) The gas sensor according to any one of (1) to (4), wherein the semiconductor layer is an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor.
(6) The gas sensor according to any one of (1) to (5), wherein the gas molecule receiving layer has a thickness of 10 to 50 nm.
(7) The gas sensor according to any one of (1) to (6), wherein the semiconductor layer has a thickness of 50 nm or less.
(8) The gas sensor according to any one of (1) to (7), wherein the gas molecule to be detected in the gas molecule receiving layer is a gas molecule contained in a person's breath.
(9) The gas sensor according to any one of (1) to (8), wherein the gas molecule to be detected in the gas molecule receiving layer is acetone.
(10) The gas sensor according to any one of (1) to (8), wherein the gas molecule to be detected in the gas molecule receiving layer is ethanol.
(11) A bottom-gate transistor including a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a gate insulating layer, a semiconductor layer, and a gas molecule-accepting layer containing chitosan disposed adjacent to the semiconductor layer.
本発明によれば、感度および応答速度に優れる、トランジスタを含むガスセンサを提供することができる。
また、本発明によれば、上記ガスセンサに使用されるトランジスタを提供することもできる。
According to the present invention, it is possible to provide a gas sensor including a transistor, which is excellent in sensitivity and response speed.
Further, according to the present invention, a transistor used for the gas sensor can be provided.
以下に、本発明のガスセンサについて説明する。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明の特徴点としては、キトサンを含むガス分子受容層をトランジスタ内に配置した点が挙げられる。なお、特許文献１においてはキトサンファイバーに関する例示はあるものの、その具体的な効果に関する記載はなく、もちろんトランジスタに適用した態様に関する記載もない。本発明らは、キトサンを含むガス分子受容層をトランジスタに適用することにより、半導体層の電気特性に大きな影響を与える点を初めて知見し、本発明を完成するに至っている。
Below, the gas sensor of this invention is demonstrated.
In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
A feature of the present invention is that a gas molecule receiving layer containing chitosan is disposed in the transistor. In addition, although there exists an example regarding chitosan fiber in patent document 1, there is no description regarding the specific effect, and of course there is no description regarding the aspect applied to the transistor. The present inventors have found for the first time that a gas molecule-accepting layer containing chitosan has a great influence on the electrical characteristics of a semiconductor layer by applying it to a transistor, and have completed the present invention.
＜第１の実施態様＞
以下に、本発明のガスセンサの第１の実施態様について図面を参照して説明する。図１に、本発明のガスセンサに含まれるトランジスタの断面図を示す。なお、本発明における図は模式図であり、各層の厚みの関係や位置関係などは必ずしも実際のものとは一致しない。以下の図も同様である。
ガスセンサは、検出対象のガス分子を検出するトランジスタと、トランジスタの電気特性変化を検出し、ガス濃度を測定する計測部とを備える。図１に示すように、トランジスタ１０は、基板２０と、基板２０上に配置されたゲート電極２２と、ゲート電極２２を覆うように配置されるゲート絶縁層２４と、ゲート絶縁層２４上に配置された半導体層２６と、半導体層２６上に互いに離間して配置されたソース電極２８およびドレイン電極３０と、ソース電極２８、ドレイン電極３０および半導体層２６上に配置されたガス分子受容層３２とを備える。トランジスタ１０は、いわゆるボトムゲート−トップコンタクト型のトランジスタであり、ガス分子受容層３２はトランジスタ内の最も外側に配置される。
上記ガスセンサにおいては、トランジスタ内に配置されるガス分子受容層において検出対象となるガス分子がキトサンと相互作用して、ガス分子受容層にて吸着される。ガス分子受容層にガス分子が吸着されると、ガス分子受容層に隣接して配置される半導体層での電気抵抗が変化し、結果としてトランジスタの電気特性が変化する（例えば、ソース電極とドレイン電極との間の電流（ドレイン電流）値が変化する）。トランジスタと接続された計測部において、トランジスタの電気特性変化を検出して、その変化量からガス濃度を測定（算出）する。なお、第１の実施態様においては、トランジスタのソース電極およびドレイン電極と計測部とが、電気的に接続している。
以下、ガスセンサを構成する各部材について詳述する。まず、本発明の特徴点であるガス分子受容層３２について詳述する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the gas sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a transistor included in the gas sensor of the present invention. In addition, the figure in this invention is a schematic diagram, and the relationship of the thickness of each layer, a positional relationship, etc. do not necessarily correspond with an actual thing. The same applies to the following figures.
The gas sensor includes a transistor that detects a gas molecule to be detected, and a measurement unit that detects a change in electrical characteristics of the transistor and measures a gas concentration. As shown in FIG. 1, the transistor 10 includes a substrate 20, a gate electrode 22 disposed on the substrate 20, a gate insulating layer 24 disposed so as to cover the gate electrode 22, and a gate insulating layer 24. Semiconductor layer 26, source electrode 28 and drain electrode 30 that are spaced apart from each other on semiconductor layer 26, and gas molecule receiving layer 32 that is disposed on source electrode 28, drain electrode 30, and semiconductor layer 26. Is provided. The transistor 10 is a so-called bottom gate-top contact type transistor, and the gas molecule receiving layer 32 is disposed on the outermost side in the transistor.
In the gas sensor, gas molecules to be detected in the gas molecule receiving layer disposed in the transistor interact with chitosan and are adsorbed by the gas molecule receiving layer. When gas molecules are adsorbed to the gas molecule receiving layer, the electric resistance in the semiconductor layer disposed adjacent to the gas molecule receiving layer changes, and as a result, the electric characteristics of the transistor change (for example, the source electrode and the drain). The current (drain current) value between the electrodes changes). In the measurement unit connected to the transistor, the change in the electrical characteristics of the transistor is detected, and the gas concentration is measured (calculated) from the change amount. In the first embodiment, the source and drain electrodes of the transistor and the measurement unit are electrically connected.
Hereinafter, each member which comprises a gas sensor is explained in full detail. First, the gas molecule receiving layer 32, which is a feature of the present invention, will be described in detail.
［ガス分子受容層］
ガス分子受容層３２は、トランジスタ１０内において最も外側（最表面側）に位置する層であり、検出対象となる所定のガス分子と相互作用するキトサンを含む層である。この層にガス分子が吸着されることにより隣接する半導体層２６の電気抵抗が変化し、結果としてトランジスタの電気特性も変化する。この電気特性の変化量からガス分子の濃度を測定（算出）することができる。
[Gas molecule receiving layer]
The gas molecule receiving layer 32 is a layer located on the outermost side (outermost surface side) in the transistor 10 and is a layer containing chitosan that interacts with a predetermined gas molecule to be detected. By adsorbing gas molecules to this layer, the electrical resistance of the adjacent semiconductor layer 26 changes, and as a result, the electrical characteristics of the transistor also change. The concentration of gas molecules can be measured (calculated) from the amount of change in electrical characteristics.
ガス分子受容層３２は、キトサンが含まれる。キトサンは、主にエビやカニなどの甲殻類の甲羅に含まれるキチン（Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミンがβ−１，４結合した多糖）のアセトアミド基を脱アセチル化して得られる多糖類である。
キトサンの重量平均分子量（Ｍｗ）は特に制限されないが、取り扱い性の点から、２０〜１０００ｋＤａが好ましく、２０〜５００ｋＤａがより好ましい。重量平均分子量（Ｍｗ）は、プルランを標準物質とし、サイズ排除クロマトグラフィーで測定することができる。
本発明の効果が損なわれない範囲において、キトサンは修飾されていてもよい。修飾キトサンとしては、例えば、ヒドロキシアルキル化されたキトサンが挙げられる。
The gas molecule receiving layer 32 includes chitosan. Chitosan is a polysaccharide obtained by deacetylating chitosan (polysaccharide in which N-acetyl-D-glucosamine is β-1,4-linked) contained in the shells of crustaceans such as shrimps and crabs. .
The weight average molecular weight (Mw) of chitosan is not particularly limited, but is preferably 20 to 1000 kDa and more preferably 20 to 500 kDa from the viewpoint of handleability. The weight average molecular weight (Mw) can be measured by size exclusion chromatography using pullulan as a standard substance.
Chitosan may be modified as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the modified chitosan include hydroxyalkylated chitosan.
キトサンの形状は特に制限されず、粒状であっても、ファイバー状であってもよいが、ガスセンサの応答速度がより優れる点で、ファイバー状であることが好ましい。
粒状とは、アスペクト比（長軸の長さ／短軸の長さ）が１．５未満のものを意図する。また、本明細書においては、ファイバー状には、針状、繊維状、柱状、円柱状、多角柱状等と一般にいわれるものを含む。なお、より具体的には、ファイバー状とは、アスペクト比（長軸の長さ／短軸の長さ）が１．５以上のものである。
キトサンのアスペクト比は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察により、少なくとも１００個以上のキトサンの長軸および短軸の長さをそれぞれ測定してアスペクト比を求め、それらを算術平均して求める。
なお、キトサンの長軸とは、顕微鏡（例えば、透過型電子顕微鏡）観察して得られるキトサンの二次元像において、キトサンを横切る線分が最も長くなる線分のことをいう。短軸とは、長軸に直交し、かつ、キトサンを横切る線分が最も長くなる線分のことをいう。
The shape of chitosan is not particularly limited and may be granular or fiber-like, but is preferably fiber-like in that the response speed of the gas sensor is more excellent.
By granular is intended an aspect ratio (length of major axis / length of minor axis) of less than 1.5. Further, in this specification, the fiber shape includes those generally referred to as a needle shape, a fiber shape, a column shape, a columnar shape, a polygonal column shape, and the like. More specifically, the fiber shape has an aspect ratio (length of major axis / length of minor axis) of 1.5 or more.
The aspect ratio of chitosan is determined by measuring the length of the major axis and the minor axis of at least 100 chitosans by transmission electron microscope (TEM) observation or scanning electron microscope (SEM) observation, Find them by arithmetic averaging.
The major axis of chitosan means a line segment that has the longest line segment across chitosan in a two-dimensional image of chitosan obtained by observation with a microscope (for example, a transmission electron microscope). The short axis means a line segment that is orthogonal to the long axis and has the longest line segment that crosses chitosan.
キトサンがファイバー状である場合、短軸の長さは特に制限されないが、５ｎｍ以上〜１００ｎｍ未満が好ましく、５〜２０ｎｍがより好ましい。長軸の長さは特に制限されないが、１〜５μｍが好ましく、１〜２μｍがより好ましい。 When chitosan is fibrous, the length of the minor axis is not particularly limited, but is preferably 5 nm to less than 100 nm, and more preferably 5 to 20 nm. The length of the major axis is not particularly limited, but is preferably 1 to 5 μm, and more preferably 1 to 2 μm.
ガス分子受容層３２中におけるキトサンの含有量は特に制限されないが、ガスセンサの感度または応答速度がより優れる点で、ガス分子受容層３２全質量に対して、５０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上がさらに好ましい。上限は特に制限されないが、１００質量％が挙げられる。 The chitosan content in the gas molecule receiving layer 32 is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more, and 80% by mass with respect to the total mass of the gas molecule receiving layer 32 in terms of more excellent sensitivity or response speed of the gas sensor. The above is more preferable, and 90% by mass or more is more preferable. The upper limit is not particularly limited, but may be 100% by mass.
ガス分子受容層３２の厚みは特に制限されないが、ガスセンサの薄型化およびガスセンサの感度のバランスの点で、１０〜２００ｎｍが好ましく、１０〜５０ｎｍがより好ましい。 The thickness of the gas molecule receiving layer 32 is not particularly limited, but is preferably 10 to 200 nm, more preferably 10 to 50 nm, from the viewpoint of the balance between the thinning of the gas sensor and the sensitivity of the gas sensor.
ガス分子受容層３２の形成方法は特に制限されないが、例えば、キトサンを含む組成物をソース電極２８、ドレイン電極３０および半導体層２６上に塗布して、必要に応じて乾燥処理を実施して、ガス分子受容層３２を形成する方法が挙げられる。 The method for forming the gas molecule receiving layer 32 is not particularly limited. For example, a composition containing chitosan is applied on the source electrode 28, the drain electrode 30 and the semiconductor layer 26, and a drying process is performed as necessary. A method for forming the gas molecule receiving layer 32 may be mentioned.
［基板］
基板２０は、ゲート電極２２など各部材を支持する基材である。
基板２０の種類は特に制限されず、主に、ガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えば、プラスチックフィルムを用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルムが挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
なお、後述するゲート電極２２が基板としても機能する場合は、基板２０はなくてもよい。
[substrate]
The substrate 20 is a base material that supports each member such as the gate electrode 22.
The kind in particular of board | substrate 20 is not restrict | limited, It mainly comprises glass and a flexible resin sheet, for example, a plastic film can be used. Examples of the plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (TAC), and cellulose acetate propionate ( CAP) and the like. Thus, by using a plastic film, the weight can be reduced as compared with the case of using a glass substrate, the portability can be improved, and the resistance to impact can be improved.
In addition, when the gate electrode 22 described later also functions as a substrate, the substrate 20 may be omitted.
［ゲート電極］
ゲート電極２２は、基板２０上に配置される電極である。
ゲート電極２２を構成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀、アルミニウム（Ａｌ）、銅、クロム、ニッケル、コバルト、チタン、白金、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属；ＩｎＯ2、ＳｎＯ2、ＩＴＯ等の導電性の酸化物；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン等の導電性高分子；シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素等の半導体；フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素材料などが挙げられる。なかでも、金属であることが好ましく、銀、アルミニウムであることがより好ましい。
ゲート電極２２の厚みは特に制限されないが、２０〜１０００ｎｍであることが好ましい。
ゲート電極２２のパターン形状は特に制限されず、適宜最適な形状が選択される。
[Gate electrode]
The gate electrode 22 is an electrode disposed on the substrate 20.
The material constituting the gate electrode 22 is not particularly limited as long as it is a conductive material. For example, gold (Au), silver, aluminum (Al), copper, chromium, nickel, cobalt, titanium, platinum, magnesium, calcium, barium Metals such as sodium; conductive oxides such as InO 2 , SnO 2 , ITO; conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polydiacetylene; semiconductors such as silicon, germanium, gallium arsenide; fullerene, Examples thereof include carbon materials such as carbon nanotubes and graphite. Especially, it is preferable that it is a metal, and it is more preferable that they are silver and aluminum.
The thickness of the gate electrode 22 is not particularly limited, but is preferably 20 to 1000 nm.
The pattern shape of the gate electrode 22 is not particularly limited, and an optimal shape is appropriately selected.
ゲート電極２２を形成する方法は特に制限されず、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて基板２０上に形成した導電性薄膜に対して、公知のフォトリソグラフ法を用いてエッチング処理を施してゲート電極２２を形成する方法や、基板２０上に所定のパターンのマスクを配置して、蒸着やスパッタリング等を実施してゲート電極２２を形成する方法がある。
また、導電性高分子の溶液または分散液を用いて直接インクジェット法により基板２０上にパターニングしてゲート電極２２を形成してもよいし、フォトリソグラフ法やレーザアブレーション法を用いて塗工膜からゲート電極２２を形成してもよい。さらに導電性高分子や導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
The method for forming the gate electrode 22 is not particularly limited. For example, the conductive thin film formed on the substrate 20 using a method such as vapor deposition or sputtering is subjected to an etching process using a known photolithography method. There are a method for forming the gate electrode 22 and a method for forming the gate electrode 22 by arranging a mask having a predetermined pattern on the substrate 20 and performing vapor deposition or sputtering.
Alternatively, the gate electrode 22 may be formed by patterning on the substrate 20 by a direct ink jet method using a solution or dispersion of a conductive polymer, or from a coating film using a photolithographic method or a laser ablation method. The gate electrode 22 may be formed. Furthermore, a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as relief printing, intaglio printing, planographic printing, or screen printing can also be used.
［ゲート絶縁層］
ゲート絶縁層２４は、ゲート電極２２を覆うように基板２０上に配置される層である。
ゲート絶縁層２４の材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリベンゾキサゾール、ポリシルセスキオキサン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のポリマー；二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等の酸化物；窒化珪素等の窒化物などが挙げられる。これらの材料のうち、ゲート絶縁層２４の材料としては、取り扱い性の点から、有機絶縁材料を用いることが好ましい。
ゲート絶縁層２４の材料としてポリマーを用いる場合、架橋剤（例えば、メラミン）を併用するのが好ましい。架橋剤を併用することで、ポリマーが架橋されて、形成されるゲート絶縁層２４の耐久性が向上する。
ゲート絶縁層２４の厚みは特に限定されず、５０ｎｍ〜３μｍが好ましく、２００ｎｍ〜１μｍがより好ましい。
[Gate insulation layer]
The gate insulating layer 24 is a layer disposed on the substrate 20 so as to cover the gate electrode 22.
Examples of the material of the gate insulating layer 24 include polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinyl phenol, polyimide, polycarbonate, polyester, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyurethane, polysulfone, polybenzoxazole, polysilsesquioxane, and epoxy resin. And polymers such as phenol resin; oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide and titanium oxide; and nitrides such as silicon nitride. Of these materials, it is preferable to use an organic insulating material as the material of the gate insulating layer 24 from the viewpoint of handling.
When a polymer is used as the material of the gate insulating layer 24, it is preferable to use a crosslinking agent (for example, melamine) in combination. By using a crosslinking agent in combination, the polymer is crosslinked and the durability of the formed gate insulating layer 24 is improved.
The thickness of the gate insulating layer 24 is not particularly limited, and is preferably 50 nm to 3 μm, and more preferably 200 nm to 1 μm.
ゲート絶縁層２４を形成する方法は特に制限されないが、例えば、ゲート電極２２が形成された基板２０上に、有機絶縁材料を含むゲート絶縁層形成用組成物を塗布してゲート絶縁層２４を形成する方法、蒸着またはスパッタリングによりゲート絶縁層２４を形成する方法などが挙げられる。
なお、ゲート絶縁層形成用組成物には、必要に応じて、溶媒（水、または、有機溶媒）が含まれていてもよい。また、ゲート絶縁層形成用組成物には架橋成分が含まれてもよい。例えば、ヒドロキシ基を含有する有機絶縁材料に対し、メラミン等の架橋成分を添加することで、ゲート絶縁層２４に架橋構造を導入することもできる。
ゲート絶縁層形成用組成物を塗布する方法は特に制限されず、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、インクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが好ましい。
ゲート絶縁層形成用組成物を塗布してゲート絶縁層２４を形成する場合、溶媒除去、架橋などを目的として、塗布後に加熱（ベーク）してもよい。
A method for forming the gate insulating layer 24 is not particularly limited. For example, the gate insulating layer 24 is formed by applying a composition for forming a gate insulating layer containing an organic insulating material on the substrate 20 on which the gate electrode 22 is formed. And a method of forming the gate insulating layer 24 by vapor deposition or sputtering.
Note that the composition for forming a gate insulating layer may contain a solvent (water or an organic solvent) as necessary. The composition for forming a gate insulating layer may contain a crosslinking component. For example, a crosslinked structure can be introduced into the gate insulating layer 24 by adding a crosslinking component such as melamine to an organic insulating material containing a hydroxy group.
The method for applying the gate insulating layer forming composition is not particularly limited, and can be applied by spray coating, spin coating, blade coating, dip coating, casting, roll coating, bar coating, die coating, or the like. A wet process such as a method or a method by patterning such as ink jet is preferable.
When the gate insulating layer forming composition is applied to form the gate insulating layer 24, it may be heated (baked) after application for the purpose of solvent removal, crosslinking, and the like.
［半導体層］
半導体層２６は、上記ゲート絶縁層２４上に配置される層であり、ガス分子受容層３２でガス分子の吸着が生じるとその電気特性（特に、電気抵抗）が変化する層である。
半導体層２６を構成する材料は有機半導体であっても、無機半導体であってもよいが、生産性および感度などが優れる点で、有機半導体であることが好ましい。つまり、半導体層２６は、有機半導体層であることが好ましい。
有機半導体としては、例えば、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳペンタセン）、テトラメチルペンタセン、パーフルオロペンタセン等のペンタセン類、ＴＥＳ−ＡＤＴ、ｄｉＦ−ＴＥＳ−ＡＤＴ（２，８−ジフルオロ−５，１１−ビス（トリエチルシリルエチニル）アントラジチオフェン）等のアントラジチオフェン類、ＤＰｈ−ＢＴＢＴ、Ｃｎ−ＢＴＢＴ等のベンゾチエノベンゾチオフェン類、Ｃｎ−ＤＮＴＴ等のジナフトチエノチオフェン類、ペリキサンテノキサンテン等のジオキサアンタントレン類、ルブレン類、Ｃ６０、ＰＣＢＭ等のフラーレン類、銅フタロシアニン、フッ素化銅フタロシアニン等のフタロシアニン類、Ｐ３ＲＴ、ＰＱＴ、Ｐ３ＨＴ、ＰＱＴ等のポリチオフェン類、ポリ［２，５−ビス（３−ドデシルチオフェン−２−イル）チエノ［３，２−ｂ］チオフェン］（ＰＢＴＴＴ）等のポリチエノチオフェン類等が例示される。
無機半導体としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）および亜鉛（Ｚｎ）等のうちの１種または２種以上の混合物の酸化物が挙げられ、より具体的には、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ，ＩｎＧａＺｎＯ）が挙げられる。酸化インジウムガリウム亜鉛以外にも、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系などを用いてもよい。
[Semiconductor layer]
The semiconductor layer 26 is a layer disposed on the gate insulating layer 24, and its electrical characteristics (particularly, electrical resistance) change when gas molecule adsorption occurs in the gas molecule receiving layer 32.
The material constituting the semiconductor layer 26 may be an organic semiconductor or an inorganic semiconductor, but is preferably an organic semiconductor in terms of excellent productivity and sensitivity. That is, the semiconductor layer 26 is preferably an organic semiconductor layer.
Examples of the organic semiconductor include pentacenes such as 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene (TIPS pentacene), tetramethylpentacene and perfluoropentacene, TES-ADT, diF-TES-ADT (2,8- Anthradithiophenes such as difluoro-5,11-bis (triethylsilylethynyl) anthradithiophene), benzothienobenzothiophenes such as DPh-BTBT and Cn-BTBT, dinaphthothienothiophenes such as Cn-DNTT, and peri Dioxaanthanthrenes such as xanthenoxanthene, rubrenes, fullerenes such as C60 and PCBM, phthalocyanines such as copper phthalocyanine and fluorinated copper phthalocyanine, polythiophenes such as P3RT, PQT, P3HT and PQT, poly [ , 5- bis (3-dodecyl-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene] (PBTTT) polythienothiophenes such as and the like.
Examples of the inorganic semiconductor include oxides of one or a mixture of two or more of indium (In), gallium (Ga), tin (Sn), and zinc (Zn), and more specifically. And indium gallium zinc oxide (IGZO, InGaZnO). In addition to indium gallium zinc oxide, In—Al—Zn—O, In—Sn—Zn—O, In—Zn—O, In—Sn—O, Zn—O, Sn—O, etc. May be used.
半導体層２６の厚みは特に制限されないが、２００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましい。下限は特に制限されないが、１０ｎｍ以上の場合が多い。 The thickness of the semiconductor layer 26 is not particularly limited, but is preferably 200 nm or less, and more preferably 50 nm or less. The lower limit is not particularly limited, but is often 10 nm or more.
半導体層２６を形成する方法は特に制限されないが、例えば、蒸着またはスパッタリングにより半導体化合物をゲート絶縁層２４上に堆積させ、半導体層２６を形成する方法（乾式法）、半導体化合物を含む半導体組成物をゲート絶縁層２４上に塗布して、必要に応じて乾燥処理を実施して、半導体層２６を形成する方法（湿式法）などが挙げられる。 The method for forming the semiconductor layer 26 is not particularly limited. For example, a method of forming a semiconductor layer 26 by depositing a semiconductor compound on the gate insulating layer 24 by vapor deposition or sputtering (dry method), and a semiconductor composition containing the semiconductor compound For example, a method (wet method) for forming the semiconductor layer 26 by applying a coating on the gate insulating layer 24 and performing a drying treatment as necessary.
［ソース電極およびドレイン電極］
ソース電極２８およびドレイン電極３０は、半導体層２６上に配置される電極であり、互いに離間して配置される。
ソース電極２８およびドレイン電極３０は、互いに対向する方向に直交する方向に延在する、矩形状の電極である。
ソース電極２８およびドレイン電極３０を構成する材料としては、上述したゲート電極２２を構成する材料が挙げられる。また、ソース電極２８およびドレイン電極３０の形成方法としては、上述したゲート電極２２を形成する方法が挙げられる。
ソース電極２８およびドレイン電極３０の厚みは特に制限されないが、２０〜１０００ｎｍであることが好ましい。
ソース電極２８およびドレイン電極３０のチャネル長は特に制限されないが、５〜３０μｍであることが好ましい。
ソース電極２８およびドレイン電極３０のチャネル幅は特に制限されないが、１０〜２００μｍであることが好ましい。
[Source and drain electrodes]
The source electrode 28 and the drain electrode 30 are electrodes disposed on the semiconductor layer 26 and are spaced apart from each other.
The source electrode 28 and the drain electrode 30 are rectangular electrodes that extend in a direction perpendicular to the opposing direction.
Examples of the material constituting the source electrode 28 and the drain electrode 30 include the material constituting the gate electrode 22 described above. In addition, as a method for forming the source electrode 28 and the drain electrode 30, the method for forming the gate electrode 22 described above can be used.
The thicknesses of the source electrode 28 and the drain electrode 30 are not particularly limited, but are preferably 20 to 1000 nm.
The channel lengths of the source electrode 28 and the drain electrode 30 are not particularly limited, but are preferably 5 to 30 μm.
The channel width of the source electrode 28 and the drain electrode 30 is not particularly limited, but is preferably 10 to 200 μm.
［その他の層］
トランジスタ１２には、上述した部材以外の他の層が含まれていてもよい。
例えば、ゲート絶縁層２４と半導体層２６との間には、自己組織化単分子膜が配置されていてもよい。自己組織化単分子膜が配置されることにより、トランジスタの性能がより向上し、検出感度がより向上する。
自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：Self Assembly Mono layer）を形成するために使用される化合物の種類は特に制限されず、分子の一端に反応性官能基を有し、もう一方の端には表面エネルギーを下げる機能を有する置換基を持つ有機化合物が好適に使用される。
ＳＡＭを形成するために使用される化合物としては、例えば、ペルフルオロデシルトリクロロシラン〔perfluorodecyltrichlorosilane、FDTS、(CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3）〕、ヘキサメチルジシラザン〔Hexamethyldisilazane、HMDS、[(CH3)3Si]2NH〕、オクタデシルトリクロロシラン〔Octadecyltrichlorosilane、OTS、CH3(CH2)17SiCl3〕、(ヘプタデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシル)トリクロロシラン〔Hepta-decafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane、FDTS、CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3〕、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチルトリクロロシラン〔Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilane、FOTS、CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3〕、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン〔Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltriethoxysilane、FOTES、CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC2H5)3〕、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチルメチルジクロロシラン〔Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctylmethyldichlorosilane、FOMDS、CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)Cl2〕、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチルジメチルクロロシラン〔Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyldimethylchlorosilane、FOMMS、CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)2Cl〕、ジメチルジクロロシラン〔Dimethyldichlorosilane、DDMS、(CH3)2SiCl2〕等が挙げられる。
[Other layers]
The transistor 12 may include layers other than the above-described members.
For example, a self-assembled monomolecular film may be disposed between the gate insulating layer 24 and the semiconductor layer 26. By arranging the self-assembled monolayer, the performance of the transistor is further improved, and the detection sensitivity is further improved.
The type of compound used to form a self-assembled monolayer (SAM) is not particularly limited, and has a reactive functional group at one end of the molecule and a surface at the other end. An organic compound having a substituent having a function of reducing energy is preferably used.
Examples of the compound used to form SAM include perfluorodecyltrichlorosilane (perfluorodecyltrichlorosilane, FDTS, (CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 SiCl 3 )), hexamethyldisilazane (Hexamethyldisilazane, HMDS). , [(CH 3 ) 3 Si] 2 NH], octadecyltrichlorosilane (Octadecyltrichlorosilane, OTS, CH 3 (CH 2 ) 17 SiCl 3 ), (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane [Hepta-decafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane, FDTS, CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 SiCl 3 ], tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilane [ Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilane, FOTS, CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 SiCl 3 ], tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltriethoxysilane (Tridecafluoro- 1,1,2,2-tetrahydrooctyltriethoxysilane, FOTES, CF 3 (CF 2) 5 (CH 2) 2 Si (OC 2 H 5) 3 Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl methyldichlorosilane [Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctylmethyldichlorosilane, FOMDS, CF 3 (CF 2) 5 (CH 2) 2 Si (CH 3) Cl 2 ], tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyldimethylchlorosilane (Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyldimethylchlorosilane, FOMMS, CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Si (CH 3 ) 2 Cl], dimethyldichlorosilane (DDMS, DDMS, (CH 3 ) 2 SiCl 2 ] and the like.
自己組織化単分子膜の厚みは特に制限されず、ＳＡＭを形成するために使用される化合物一分子の厚みの場合が多く、１〜３ｎｍの場合が多い。
自己組織化単分子膜の形成方法は特に制限されず、ＳＡＭを形成するために使用される化合物を含む組成物をゲート絶縁層２４上に塗布して、必要に応じて洗浄処理を実施する方法が挙げられる。
The thickness of the self-assembled monomolecular film is not particularly limited, and is often the thickness of one molecule of a compound used for forming the SAM, and is often 1 to 3 nm.
The method for forming the self-assembled monolayer is not particularly limited, and a method of applying a composition containing a compound used for forming the SAM onto the gate insulating layer 24 and performing a cleaning treatment as necessary. Is mentioned.
また、半導体層２６とソース電極２８（または、ドレイン電極３０）との間には、キャリア注入層を配置してもよい。キャリア注入層は半導体との間で電荷移動を形成し、低い電圧でも効果的にキャリアが電極から半導体に注入するように接触抵抗を低減する層として機能する。
キャリア注入層は、例えば、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ−ＣＮ）、酸化モリブデン（ＭｏＯｘ）等を用いて製膜される。
In addition, a carrier injection layer may be disposed between the semiconductor layer 26 and the source electrode 28 (or the drain electrode 30). The carrier injection layer forms charge transfer with the semiconductor and functions as a layer that reduces contact resistance so that carriers are effectively injected from the electrode into the semiconductor even at a low voltage.
The carrier injection layer is formed using, for example, tetrafluorotetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ), hexaazatriphenylenehexacarbonitrile (HAT-CN), molybdenum oxide (MoOx), or the like.
［計測部］
計測部は、上記トランジスタと接続され、トランジスタの電気特性変化を検出し、ガス濃度を測定（算出）する部分（装置）である。
計測部において検出されるトランジスタの電気特性の変化の種類は特に制限されず、例えば、ソース電極およびドレイン電極間の電流値（ドレイン電流の電流値）の変化、キャリア移動度の変化、電圧変化などが挙げられる。なかでも、測定が容易である点から、ソース電極およびドレイン電極間の電流値（ドレイン電流の電流値）の変化を検出することが好ましい。
計測部の構成としては、例えば、ドレイン電流の電流値の変化を測定する場合、電源と電流計とを少なくとも有する検出部が含まれる。なお、通常、電源は、トランジスタのソース電極およびドレイン電極に接続される。
また、計測部においては、検出されたトランジスタの電気特性の変化量（例えば、ドレイン電流の電流値の変化量）に基づいて、検出対象であるガス分子の濃度を算出する変換部がさらに含まれる。なお、ガス分子の濃度の算出には、電気特性の変化量とガス分子の濃度との関係が規定された検量線を予め作成し、その検量線によって算出することができる。
[Measurement section]
The measurement unit is a part (device) that is connected to the transistor, detects a change in electrical characteristics of the transistor, and measures (calculates) the gas concentration.
The type of change in the electrical characteristics of the transistor detected in the measurement unit is not particularly limited. For example, a change in the current value between the source electrode and the drain electrode (current value of the drain current), a change in carrier mobility, a change in voltage, etc. Is mentioned. In particular, it is preferable to detect a change in the current value between the source electrode and the drain electrode (the current value of the drain current) because measurement is easy.
The configuration of the measurement unit includes, for example, a detection unit having at least a power source and an ammeter when measuring a change in the current value of the drain current. In general, the power source is connected to the source electrode and the drain electrode of the transistor.
The measurement unit further includes a conversion unit that calculates the concentration of the gas molecule that is the detection target based on the detected change amount of the electrical characteristics of the transistor (for example, the change amount of the current value of the drain current). . For the calculation of the concentration of gas molecules, a calibration curve in which the relationship between the amount of change in electrical characteristics and the concentration of gas molecules is defined in advance can be calculated using the calibration curve.
［検出対象］
上記構成を有するガスセンサにおいては、種々のガス分子（例えば、アセトン、エタノール、トルエン）を検出することができる。なかでも、検出対象としては、人の呼気中に含まれるガス分子（所定のガス分子）が好ましく、より具体的には、アセトン、エタノールなどが挙げられる。
[Detection target]
In the gas sensor having the above configuration, various gas molecules (for example, acetone, ethanol, toluene) can be detected. Among them, the detection target is preferably a gas molecule (predetermined gas molecule) contained in a person's breath, and more specifically, acetone, ethanol, and the like can be given.
＜第２の実施態様＞
以下に、本発明のガスセンサの第２の実施態様について図面を参照して説明する。図２に、本発明のガスセンサに含まれるトランジスタの断面図を示す。
第２の実施態様で用いられるトランジスタ１１０は、基板２０と、基板２０上に配置されたゲート電極２２と、ゲート電極２２を覆うように配置されるゲート絶縁層２４と、ゲート絶縁層２４上に配置されたガス分子受容層３２と、ガス分子受容層３２上に配置された半導体層２６と、半導体層２６上に互いに離間して配置されたソース電極２８およびドレイン電極３０とを備える。
ガスセンサの第２の実施態様は、使用されるトランジスタ中の層の位置が異なる点を除いて、ガスセンサの第１の実施態様と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
以下では、主に、トランジスタ１１０に含まれる各層の順番について詳述する。
<Second Embodiment>
Below, the 2nd embodiment of the gas sensor of this invention is described with reference to drawings. FIG. 2 shows a cross-sectional view of a transistor included in the gas sensor of the present invention.
The transistor 110 used in the second embodiment includes a substrate 20, a gate electrode 22 disposed on the substrate 20, a gate insulating layer 24 disposed so as to cover the gate electrode 22, and the gate insulating layer 24. The gas molecule receiving layer 32 is disposed, the semiconductor layer 26 is disposed on the gas molecule receiving layer 32, and the source electrode 28 and the drain electrode 30 are spaced apart from each other on the semiconductor layer 26.
The second embodiment of the gas sensor has the same configuration as that of the first embodiment of the gas sensor except that the positions of the layers in the transistor used are different. The reference numerals are attached and the description thereof is omitted.
Hereinafter, mainly the order of the layers included in the transistor 110 will be described in detail.
トランジスタ１１０は、いわゆるボトムゲート−トップコンタクト型のトランジスタであり、ガス分子受容層３２がゲート絶縁層２４と半導体層２６との間に配置される。
検出対象である所定のガス分子は、半導体層２６を通ってガス分子受容層３２へ到達し、ガス分子受容層３２で吸着される。ガス分子受容層３２でガス分子が吸着されると、ガス分子受容層３２に隣接して配置される半導体層２６での電気抵抗が変化し、結果としてトランジスタの電気特性が変化する。
The transistor 110 is a so-called bottom gate-top contact type transistor, and the gas molecule accepting layer 32 is disposed between the gate insulating layer 24 and the semiconductor layer 26.
Predetermined gas molecules to be detected reach the gas molecule receiving layer 32 through the semiconductor layer 26 and are adsorbed by the gas molecule receiving layer 32. When gas molecules are adsorbed by the gas molecule receiving layer 32, the electric resistance in the semiconductor layer 26 disposed adjacent to the gas molecule receiving layer 32 changes, and as a result, the electric characteristics of the transistor change.
第２の実施態様において、半導体層２６の好適態様としては、多結晶層（多結晶にて構成される層、多結晶構造を有する層）であることが好ましい。なお、多結晶とは、複数の結晶粒からなる結晶をいい、これらの複数の結晶粒が互いに配向していても配向していなくともよい。また、結晶粒とは、微小な単結晶であり部分的にアモルファスを含有するものも含む。
半導体層２６が多結晶層である場合、半導体層２６の基板２０側とは反対側の表面からガス分子が半導体層２６内に侵入する際に、結晶粒の間を通って浸透しやすく、結果としてガス分子受容層３２へガス分子が到達しやすい。
多結晶を構成する結晶粒の平均粒径（平均直径）は特に制限されないが、２５００ｎｍ以下の場合が多く、ガスセンサの検出感度がより優れる点で、１０００ｎｍ以下が好ましく、６００ｎｍ以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、１００ｎｍ以上の場合が多い。
上記結晶粒の平均粒径の測定方法としては、顕微鏡（例えば、原子間力顕微鏡）により半導体層２６の表面を観察して、少なくとも２０個の結晶粒の円相当径を測定して、それらを算術平均した値である。円相当径とは、観察される結晶粒の２次元画像の面積と同じ面積に相当する円の直径を意味する。
In the second embodiment, the preferred mode of the semiconductor layer 26 is preferably a polycrystalline layer (a layer composed of a polycrystal, a layer having a polycrystal structure). Note that a polycrystal means a crystal composed of a plurality of crystal grains, and these crystal grains may or may not be oriented to each other. Further, the crystal grains include fine single crystals that partially contain amorphous.
When the semiconductor layer 26 is a polycrystalline layer, when gas molecules enter the semiconductor layer 26 from the surface opposite to the substrate 20 side of the semiconductor layer 26, the semiconductor layer 26 easily permeates through the crystal grains. As a result, gas molecules easily reach the gas molecule receiving layer 32.
The average grain size (average diameter) of the crystal grains constituting the polycrystal is not particularly limited, but is often 2500 nm or less, and is preferably 1000 nm or less, and more preferably 600 nm or less in that the detection sensitivity of the gas sensor is more excellent. The lower limit is not particularly limited, but is often 100 nm or more.
As a method for measuring the average grain size of the crystal grains, the surface of the semiconductor layer 26 is observed with a microscope (for example, an atomic force microscope), and the equivalent circle diameters of at least 20 crystal grains are measured. Arithmetic average value. The equivalent circle diameter means the diameter of a circle corresponding to the same area as the area of the observed two-dimensional image of crystal grains.
＜第３の実施態様＞
以下に、本発明のガスセンサの第３の実施態様について図面を参照して説明する。図３に、本発明のガスセンサに含まれるトランジスタの断面図を示す。
第３の実施態様で用いられるトランジスタ２１０は、基板２０と、基板２０上に配置されたゲート電極２２と、ゲート電極２２を覆うように配置されるゲート絶縁層２４と、ゲート絶縁層２４上に互いに離間して配置されたソース電極２８およびドレイン電極３０と、ソース電極２８とドレイン電極との間のゲート絶縁層２４の表面を覆うように配置された半導体層２６と、ソース電極２８、ドレイン電極３０および半導体層２６上に配置されたガス分子受容層３２とを備える。
ガスセンサの第３の実施態様は、使用されるトランジスタ中の層の位置が異なる点を除いて、ガスセンサの第１の実施態様と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
以下では、主に、トランジスタ２１０に含まれる各層の順番について詳述する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment of the gas sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a transistor included in the gas sensor of the present invention.
The transistor 210 used in the third embodiment includes a substrate 20, a gate electrode 22 disposed on the substrate 20, a gate insulating layer 24 disposed so as to cover the gate electrode 22, and the gate insulating layer 24. A source electrode 28 and a drain electrode 30 that are spaced apart from each other, a semiconductor layer 26 that is disposed so as to cover the surface of the gate insulating layer 24 between the source electrode 28 and the drain electrode, a source electrode 28, and a drain electrode 30 and a gas molecule receiving layer 32 disposed on the semiconductor layer 26.
The third embodiment of the gas sensor has the same configuration as that of the first embodiment of the gas sensor except that the positions of the layers in the transistor used are different, and therefore the same components are the same. The reference numerals are attached and the description thereof is omitted.
Hereinafter, the order of the layers included in the transistor 210 will be mainly described in detail.
トランジスタ２１０は、いわゆるボトムゲート−ボトムコンタクト型のトランジスタであり、ガス分子受容層３２がトランジスタの最も外側（最表面側）に配置されている。
検出対象である所定のガス分子は、ガス分子受容層３２で吸着される。ガス分子受容層３２でガス分子が吸着されると、ガス分子受容層３２に隣接して配置される半導体層２６での電気抵抗が変化し、結果としてトランジスタの電気特性が変化する。
The transistor 210 is a so-called bottom gate-bottom contact type transistor, and the gas molecule receiving layer 32 is disposed on the outermost side (outermost surface side) of the transistor.
Predetermined gas molecules to be detected are adsorbed by the gas molecule receiving layer 32. When gas molecules are adsorbed by the gas molecule receiving layer 32, the electric resistance in the semiconductor layer 26 disposed adjacent to the gas molecule receiving layer 32 changes, and as a result, the electric characteristics of the transistor change.
＜第４の実施態様＞
以下に、本発明のガスセンサの第４の実施態様について図面を参照して説明する。図４に、本発明のガスセンサに含まれるトランジスタの断面図を示す。
第４の実施態様で用いられるトランジスタ３１０は、基板２０と、基板２０上に配置されたゲート電極２２と、ゲート電極２２を覆うように配置されるゲート絶縁層２４と、ゲート絶縁層２４上に互いに離間して配置されたソース電極２８およびドレイン電極３０と、ソース電極２８とドレイン電極３０との間のゲート絶縁層２４の表面を覆うガス分子受容層３２と、ガス分子受容層３２を覆うようにガス分子受容層３２上に配置され、ソース電極２８およびドレイン電極３０と接触する半導体層２６とを備える。
ガスセンサの第４の実施態様は、使用されるトランジスタ中の層の位置が異なる点を除いて、ガスセンサの第１の実施態様と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
以下では、主に、トランジスタ３１０に含まれる各層の順番について詳述する。
<Fourth embodiment>
Hereinafter, a fourth embodiment of the gas sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows a cross-sectional view of a transistor included in the gas sensor of the present invention.
The transistor 310 used in the fourth embodiment includes a substrate 20, a gate electrode 22 disposed on the substrate 20, a gate insulating layer 24 disposed so as to cover the gate electrode 22, and the gate insulating layer 24. A source electrode 28 and a drain electrode 30 that are spaced apart from each other, a gas molecule receiving layer 32 that covers the surface of the gate insulating layer 24 between the source electrode 28 and the drain electrode 30, and a gas molecule receiving layer 32 that covers the surface. The semiconductor layer 26 is disposed on the gas molecule receiving layer 32 and contacts the source electrode 28 and the drain electrode 30.
The fourth embodiment of the gas sensor has the same configuration as that of the first embodiment of the gas sensor except that the positions of the layers in the transistor used are different, and therefore the same components are the same. The reference numerals are attached and the description thereof is omitted.
Hereinafter, the order of the layers included in the transistor 310 will be mainly described in detail.
トランジスタ３１０は、いわゆるボトムゲート−ボトムコンタクト型のトランジスタであり、ガス分子受容層３２がゲート絶縁層２４と半導体層２６との間に配置されている。
検出対象である所定のガス分子は、半導体層２６を通ってガス分子受容層３２へ到達し、ガス分子受容層３２で吸着される。ガス分子受容層３２でガス分子が吸着されると、ガス分子受容層３２に隣接して配置される半導体層２６での電気抵抗が変化し、結果としてトランジスタの電気特性が変化する。
第４の実施態様において、半導体層２６の好適態様としては、第２の実施態様と同様に、多結晶にて構成される層（多結晶構造を有する層）であることが好ましい。
The transistor 310 is a so-called bottom-gate / bottom-contact transistor, and the gas molecule receiving layer 32 is disposed between the gate insulating layer 24 and the semiconductor layer 26.
Predetermined gas molecules to be detected reach the gas molecule receiving layer 32 through the semiconductor layer 26 and are adsorbed by the gas molecule receiving layer 32. When gas molecules are adsorbed by the gas molecule receiving layer 32, the electric resistance in the semiconductor layer 26 disposed adjacent to the gas molecule receiving layer 32 changes, and as a result, the electric characteristics of the transistor change.
In the fourth embodiment, as a suitable mode of the semiconductor layer 26, it is preferable that it is a layer composed of polycrystal (layer having a polycrystal structure), as in the second embodiment.
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
＜実施例１＞
洗浄したガラス基板上の所定の位置にＡｌ（アルミニウム）電極を真空蒸着法で３０ｎｍの厚みで形成し、ゲート電極を作製した。次に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含むプロピレングリコール−１−メチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（ＰＶＡの含有量は、溶液全質量に対して１０質量％）と、メラミンを含むＰＧＭＥＡ溶液（メラミンの含有量は、溶液全質量に対して１０質量％）とを質量比１：１で混合し、得られた溶液をゲート電極上にスピンコート法にて塗布して成膜したのち、ホットプレート上で１５０℃にて１時間アニール処理を施し、ゲート絶縁層（厚み：２３０ｎｍ）を形成した。次に、２，７−ジオクチル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン（Ｃ８−ＢＴＢＴ）をゲート絶縁層上に蒸着して有機半導体層（厚み：５０ｎｍ）を形成した。次に、メタルマスクを使用し、有機半導体層上の所定の位置に金を蒸着してソース電極（厚み：５０ｎｍ）およびドレイン電極（厚み：５０ｎｍ）を形成した。次に、ソース電極、ドレイン電極、および、有機半導体層上に、市販のキトサン分散液（和光純薬工業社製、キトサンの重量平均分子量：１００ｋＤａ以下）を塗布して、ガス分子受容層（厚み：５０ｎｍ）を形成し、トランジスタを作製した。得られたトランジスタは図１と同様の構成を有していた。
また、有機半導体層は多結晶構造を有し、多結晶を構成する結晶粒の平均粒径は５００ｎｍであった。なお、実施例における上記平均粒径は、原子間力顕微鏡（日立ハイテクサイエンス社製）にて有機半導体層の表面を観察して、２０個の結晶粒の円相当径を測定して、それらを算術平均した値とした。
次に、外気と遮断され、かつ、微量ガス発生装置に接続された空間内に配置されるプローバ（計測部）と、トランジスタのソース電極およびドレイン電極とを接続して、アセトン（１００ｐｐｍ）を導入する前後でのトランジスタのドレイン電流値の変化を測定した。その結果、ドレイン電流の初期値に対して、アセトン導入後のドレイン電流の値は、１００００％以上の変化率を示した。また、ガス導入後、５分未満で電流変化がほぼ飽和した。
なお、上記変化率（％）は、［｛（アセトン導入前のドレイン電流の値−アセトン導入後のドレイン電流の値）／（アセトン導入後のドレイン電流の値）｝×１００］を意図する。
<Example 1>
An Al (aluminum) electrode was formed at a predetermined position on the cleaned glass substrate with a thickness of 30 nm by a vacuum vapor deposition method to produce a gate electrode. Next, a propylene glycol-1-methyl ether acetate (PGMEA) solution containing polyvinyl alcohol (PVA) (PVA content is 10% by mass with respect to the total mass of the solution) and a PGMEA solution containing melamine (melamine content) The amount is 10% by mass with respect to the total mass of the solution) in a mass ratio of 1: 1, and the resulting solution is applied onto the gate electrode by spin coating to form a film, and then on a hot plate. An annealing treatment was performed at 150 ° C. for 1 hour to form a gate insulating layer (thickness: 230 nm). Next, 2,7-dioctyl [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene (C8-BTBT) was deposited on the gate insulating layer to form an organic semiconductor layer (thickness: 50 nm). Next, using a metal mask, gold was deposited at a predetermined position on the organic semiconductor layer to form a source electrode (thickness: 50 nm) and a drain electrode (thickness: 50 nm). Next, a commercially available chitosan dispersion (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., weight average molecular weight of chitosan: 100 kDa or less) is applied onto the source electrode, the drain electrode, and the organic semiconductor layer, and a gas molecule receiving layer (thickness) : 50 nm) to form a transistor. The obtained transistor had a configuration similar to that shown in FIG.
The organic semiconductor layer had a polycrystalline structure, and the average grain size of the crystal grains constituting the polycrystal was 500 nm. In addition, the said average particle diameter in an Example observes the surface of an organic-semiconductor layer with an atomic force microscope (made by Hitachi High-Tech Science company), measures the circle equivalent diameter of 20 crystal grains, The arithmetic average value was used.
Next, a prober (measurement unit) that is cut off from the outside air and placed in a space connected to the trace gas generator is connected to the source and drain electrodes of the transistor, and acetone (100 ppm) is introduced. The change in the drain current value of the transistor before and after the measurement was measured. As a result, the drain current value after introduction of acetone showed a change rate of 10,000% or more with respect to the initial value of the drain current. In addition, the current change was almost saturated in less than 5 minutes after gas introduction.
The rate of change (%) is intended to be [{(value of drain current before introduction of acetone−value of drain current after introduction of acetone) / (value of drain current after introduction of acetone)} × 100].
＜実施例２＞
キトサン分散液の代わりに、キトサンナノファイバー水分散液（キトサンナノファイバーのアスペクト比：１００、スギノマシン社製）を使用した以外は、実施例１と同様の手順に従って、トランジスタを作製した。その後、得られたトランジスタを用いて、実施例１と同様の手順にてアセトンの導入を行ったところ、１００００％以上の変化率が示され、ガス導入後１分未満で電流変化がほぼ飽和した。
<Example 2>
A transistor was produced according to the same procedure as in Example 1 except that a chitosan nanofiber aqueous dispersion (chitosan nanofiber aspect ratio: 100, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) was used instead of the chitosan dispersion. Thereafter, when acetone was introduced using the obtained transistor in the same procedure as in Example 1, a change rate of 10,000% or more was shown, and the current change was almost saturated in less than 1 minute after gas introduction. .
＜実施例３＞
洗浄したガラス基板上の所定の位置にＡｌ電極を真空蒸着法で３０ｎｍの厚みで形成し、ゲート電極を作製した。次に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含むプロピレングリコール−１−メチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（ＰＶＡの含有量は、溶液全質量に対して１０質量％）と、メラミンを含むＰＧＭＥＡ溶液（メラミンの含有量は、溶液全質量に対して１０質量％）とを質量比１：１で混合し、得られた溶液をゲート電極上にスピンコート法にて塗布して成膜したのち、ホットプレート上で１５０℃にて１時間アニール処理を施し、ゲート絶縁層（厚み：２３０ｎｍ）を形成した。次に、市販のキトサン（重量平均分子量：１００ｋＤａ以下）を酢酸に溶解させた溶液をゲート絶縁層上に塗布して、塗膜を乾燥後、水酸化ナトリウム水溶液で中和して、ガス分子受容層を形成した。次に、ガス分子受容層上に、２，７−ジオクチル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン（Ｃ８−ＢＴＢＴ）を蒸着して有機半導体層（厚み：３０ｎｍ）を形成した。次に、メタルマスクを使用し、有機半導体層上の所定の位置に金を蒸着してソース電極（厚み：５０ｎｍ）およびドレイン電極（厚み：５０ｎｍ）を形成し、トランジスタを作製した。得られたトランジスタは図２と同様の構成を有していた。また、有機半導体層は多結晶構造を有し、多結晶を構成する結晶粒の平均粒径は３００μｍであった。
次に、外気と遮断され、かつ、微量ガス発生装置に接続された空間内に配置されるプローバ（計測部）と、トランジスタのソース電極およびドレンイン電極とを接続して、アセトン（１００ｐｐｍ）を導入する前後でのトランジスタのドレイン電流値の変化を測定した。その結果、ドレイン電流の初期値に対して、アセトン導入後のドレイン電流の値は、１００００％以上の変化率を示した。また、ガス導入後、５分未満で電流変化がほぼ飽和した。
なお、上記変化率（％）は、［｛（アセトン導入前のドレイン電流の値−アセトン導入後のドレイン電流の値）／（アセトン導入後のドレイン電流の値）｝×１００］を意図する。
<Example 3>
An Al electrode was formed at a predetermined position on the cleaned glass substrate with a thickness of 30 nm by vacuum deposition to produce a gate electrode. Next, a propylene glycol-1-methyl ether acetate (PGMEA) solution containing polyvinyl alcohol (PVA) (PVA content is 10% by mass with respect to the total mass of the solution) and a PGMEA solution containing melamine (melamine content) The amount is 10% by mass with respect to the total mass of the solution) in a mass ratio of 1: 1, and the resulting solution is applied onto the gate electrode by spin coating to form a film, and then on a hot plate. An annealing treatment was performed at 150 ° C. for 1 hour to form a gate insulating layer (thickness: 230 nm). Next, a solution of commercially available chitosan (weight average molecular weight: 100 kDa or less) dissolved in acetic acid is applied onto the gate insulating layer, the coating film is dried, and then neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution to accept gas molecules. A layer was formed. Next, 2,7-dioctyl [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene (C8-BTBT) is deposited on the gas molecule receiving layer to form an organic semiconductor layer (thickness: 30 nm). did. Next, using a metal mask, gold was deposited at a predetermined position on the organic semiconductor layer to form a source electrode (thickness: 50 nm) and a drain electrode (thickness: 50 nm), thereby manufacturing a transistor. The obtained transistor had a configuration similar to that shown in FIG. The organic semiconductor layer had a polycrystalline structure, and the average grain size of the crystal grains constituting the polycrystal was 300 μm.
Next, a prober (measurement unit) that is blocked from the outside air and placed in a space connected to the trace gas generator is connected to the source electrode and drain-in electrode of the transistor, and acetone (100 ppm) is introduced. The change in the drain current value of the transistor before and after the measurement was measured. As a result, the drain current value after introduction of acetone showed a change rate of 10,000% or more with respect to the initial value of the drain current. In addition, the current change was almost saturated in less than 5 minutes after gas introduction.
The rate of change (%) is intended to be [{(value of drain current before introduction of acetone−value of drain current after introduction of acetone) / (value of drain current after introduction of acetone)} × 100].
＜実施例４＞
重量平均分子量１００ｋＤａ以下のキトサンの代わりに、重量平均分子量３００ｋＤａのキトサンを用いた以外は、実施例１と同様の手順に従って、トランジスタを作製した。その後、得られたトランジスタを用いて、実施例１と同様の手順にてアセトンの導入を行ったところ、１００００％以上の変化率が示され、ガス導入後５分未満で電流変化がほぼ飽和した。
<Example 4>
A transistor was fabricated according to the same procedure as in Example 1 except that chitosan having a weight average molecular weight of 300 kDa was used instead of chitosan having a weight average molecular weight of 100 kDa or less. Thereafter, when acetone was introduced using the obtained transistor in the same procedure as in Example 1, a change rate of 10000% or more was shown, and the current change was almost saturated in less than 5 minutes after gas introduction. .
＜実施例５＞
実施例２に記載のトランジスタを用いて、アセトンの代わりにエタノールを用いた以外は、実施例２と同様の手順にてエタノールの導入を行ったところ、１０００％以上のドレイン電流の変化率が示され、ガス導入後１分未満で電流変化がほぼ飽和した。
<Example 5>
When ethanol was introduced in the same procedure as in Example 2 except that ethanol was used instead of acetone using the transistor described in Example 2, a change rate of the drain current of 1000% or more was shown. In less than 1 minute after gas introduction, the current change was almost saturated.
＜実施例６＞
実施例２に記載のトランジスタを用いて、アセトンの代わりにトルエンを用いた以外は、実施例２と同様の手順にてトルエンの導入を行ったところ、１００％以上のドレイン電流の変化率が示され、ガス導入後１分未満で電流変化がほぼ飽和した。
<Example 6>
Using the transistor described in Example 2, except that toluene was used instead of acetone, toluene was introduced in the same procedure as in Example 2, and a change rate of 100% or more of the drain current was shown. In less than 1 minute after gas introduction, the current change was almost saturated.
＜比較例１＞
基板上に金電極をくし型にパターニングし、その上にキトサン（重量平均分子量：１００ｋＤａ以下）を酢酸に溶解させた溶液を塗布して、塗膜を乾燥後、水酸化ナトリウム水溶液で中和して、キトサン層を有するガスセンサを形成した。
その後、外気と遮断され、かつ、微量ガス発生装置に接続された空間内に配置されるプローバ（計測部）と、くし型電極とを接続して、アセトン（１００ｐｐｍ）を導入する前後でのキトサン層の抵抗変化を測定した。その結果、抵抗の初期値に対して、アセトン導入後の抵抗の値は、２０％以下の変化率であった。また、ガス導入後、５分未満で抵抗変化がほぼ飽和した。
なお、上記変化率（％）は、［｛（アセトン導入後の抵抗の値−アセトン導入前の抵抗の値）／アセトン導入前の抵抗の値）｝×１００］を意図する。
<Comparative Example 1>
A gold electrode is patterned into a comb shape on a substrate, a solution obtained by dissolving chitosan (weight average molecular weight: 100 kDa or less) in acetic acid is applied on the substrate, the coating film is dried, and then neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution. Thus, a gas sensor having a chitosan layer was formed.
After that, the chitosan before and after introducing acetone (100 ppm) by connecting a prober (measuring unit) and a comb-shaped electrode that are shielded from the outside air and disposed in a space connected to the trace gas generator. The resistance change of the layer was measured. As a result, the resistance value after introduction of acetone was a change rate of 20% or less with respect to the initial resistance value. In addition, the resistance change was almost saturated in less than 5 minutes after gas introduction.
The rate of change (%) is intended to be [{(resistance value after introduction of acetone−resistance value before introduction of acetone) / resistance value before introduction of acetone)} × 100].
＜比較例２＞
キトサンを酢酸に溶解させた溶液の代わりに、キトサンナノファイバーの水分散液（キトサンナノファイバーのアスペクト比：１００、スギノマシン社製）を用いた以外は、比較例１と同様の手順に従って、ガスセンサを作製した。また、比較例１と同様の手順にてアセトンの導入を行ったところ、抵抗変化は２０％以下の変化率であり、ガス導入後、１分未満で抵抗変化がほぼ飽和した。
<Comparative Example 2>
A gas sensor according to the same procedure as in Comparative Example 1 except that an aqueous dispersion of chitosan nanofibers (aspect ratio of chitosan nanofibers: 100, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) was used instead of the solution in which chitosan was dissolved in acetic acid. Was made. Further, when acetone was introduced in the same procedure as in Comparative Example 1, the resistance change was a change rate of 20% or less, and the resistance change was almost saturated in less than 1 minute after gas introduction.
上記実施例１〜６、および、比較例１〜２の結果をまとめて、表１に示す。
表１中、「構造」欄にて、「図１」は使用されるトランジスタが図１と同様の構成を有することを意図し、「図２」は使用されるトランジスタが図２と同様の構成を有することを意図する。
表１中、「変化率」欄にて、「Ａ」は変化率が１００００％以上の場合を意図し、「Ｂ」は変化率が１０００％以上１００００％未満の場合を意図し、「Ｃ」は変化率が１００％以上１０００％未満の場合を意図し、「Ｄ」は変化率が１００％未満の場合を意図する。
表１中、「応答速度」欄にて、「Ａ」は１分未満に電流変化（または抵抗変化）が飽和した場合を意図し、「Ｂ」は１分以上５分未満に電流変化（または抵抗変化）が飽和した場合を意図する。
The results of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-2 are summarized in Table 1.
In Table 1, in the “Structure” column, “FIG. 1” intends that the transistor used has the same configuration as FIG. 1, and “FIG. 2” indicates that the transistor used has the same configuration as FIG. Is intended to have
In Table 1, in the “Change Rate” column, “A” means a change rate of 10,000% or more, “B” means a change rate of 1000% or more and less than 10,000%, and “C”. Means the case where the change rate is 100% or more and less than 1000%, and “D” means the case where the change rate is less than 100%.
In Table 1, in the “response speed” column, “A” intends the case where the current change (or resistance change) is saturated in less than 1 minute, and “B” indicates the current change in 1 minute or more and less than 5 minutes (or Intended when the resistance change is saturated.
表１に示すように、本発明のガスセンサであれば、所望の効果が得られることを確認した。特に、実施例１と２との比較より、ナノファイバーを使用した場合、応答速度がより優れることが確認された。
一方、所定の構成を有さない比較例１および比較例２においては、所望の効果は得られなかった。特に、特許文献１に記載されるくし型電極とキトサンナノファイバーを用いた比較例２においても、所望の効果が得られないことが確認された。
As shown in Table 1, it was confirmed that the desired effect was obtained with the gas sensor of the present invention. In particular, from the comparison between Examples 1 and 2, it was confirmed that the response speed was better when nanofibers were used.
On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 that did not have a predetermined configuration, the desired effect was not obtained. In particular, it was confirmed that the desired effect was not obtained even in Comparative Example 2 using the comb electrode and chitosan nanofiber described in Patent Document 1.
１０ ガスセンサ
１２，１１２ トランジスタ
１４ 計測部
２０ 基板
２２ ゲート電極
２４ ゲート絶縁層
２６ レセプタ層
２８ 半導体層
３０ ソース電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas sensor 12,112 Transistor 14 Measurement part 20 Substrate 22 Gate electrode 24 Gate insulating layer 26 Receptor layer 28 Semiconductor layer 30 Source electrode
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