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公開番号2024173334
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023091688
出願日2023-06-02
発明の名称検出装置およびその製造方法
出願人太陽誘電株式会社
代理人個人
主分類G01N 27/00 20060101AFI20241205BHJP(測定;試験)
要約【課題】検出感度を向上させることが可能な検出装置を提供する。
【解決手段】検出装置は、導電層と、前記導電層上に設けられた絶縁層12と、前記絶縁層上に設けられたグラフェン膜14と、前記グラフェン膜に電気的に接続されたソース電極20およびドレイン電極22と、前記グラフェン膜上に設けられ、金属、金属酸化物または金属と金属酸化物との混合物からなるナノ粒子が集合した複数の集合体16と、を備え、前記複数の集合体の間の複数の領域18において、前記グラフェン膜が露出する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
導電層と、
前記導電層上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられたグラフェン膜と、
前記グラフェン膜に電気的に接続されたソース電極およびドレイン電極と、
前記グラフェン膜上に設けられ、金属、金属酸化物、または金属と金属酸化物との混合物からなるナノ粒子が集合した複数の集合体と、
を備え、
前記複数の集合体の間の複数の領域において、前記グラフェン膜が露出する検出装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記複数の領域のうち少なくとも１つの領域と前記複数の集合体とが接する線の長さは同じ単位系における前記少なくとも１つの領域の平面面積の１０倍以上である請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記グラフェン膜における前記複数の集合体の被覆率は３％以上かつ９０％以下である請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記グラフェン膜の前記ソース電極と前記ドレイン電極との配列方向における幅は５μｍ以下である請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項５】
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記グラフェン膜の前記配列方向に直交する方向における幅は５μｍ以下である請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記グラフェン膜の前記ソース電極と前記ドレイン電極との配列方向における幅は２００ｎｍ以下である請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項７】
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記グラフェン膜の前記配列方向に直交する方向における幅は２００ｎｍ以下である請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記ナノ粒子は、錫、錫酸化物、または錫と錫酸化物との混合物からなる請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項９】
前記ソース電極に対し前記導電層に加える電圧を変化させたときに前記ソース電極と前記ドレイン電極との間を流れる電流が極小となる電圧値をＣＮＰとしたとき、基準気体中のＣＮＰの値と検出気体中のＣＮＰの値との差に基づき、前記検出気体中の特定の分子を検出する検出器を備える請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項１０】
導電層と、前記導電層上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられたグラフェン膜と、前記グラフェン膜に電気的に接続されたソース電極およびドレイン電極と、を備えるトランジスタを準備し、
前記グラフェン膜の表面に敷き詰められた金属ナノ粒子を形成し、
前記金属ナノ粒子を熱処理することで、金属、金属酸化物、または金属と金属酸化物との混合物からなるナノ粒子が集合した集合体を形成し、前記集合体の間において前記グラフェン膜を露出させる検出装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置およびその製造方法に関し、例えばグラフェン膜を有する検出装置およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
チャネル上に絶縁層を介し、ナノ粒子が堆積されたグラフェン膜を設けて、チャネルに接触するソース電極とドレイン電極との間を流れる電流に基づき、検出気体中の特定の分子を検出することが知られている（例えば特許文献１）。グラフェン膜に接触するソース電極とドレイン電極との間を流れる電流に基づき、検出気体中の特定の分子を検出することが知られている（例えば特許文献２）。ＳｎＯ
２
ナノ粒子が設けられたグラフェン膜を用いて検出気体中の特定の分子を検出することが知られている（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１７／００２８５４号
特開２０１８－１６３１４６号公報
【非特許文献】
【０００４】
Z. Zhang et al. “Hydrogen gas sensor based on metal oxide nanoparticles decorated graphene transistor”, Nanoscale, 2015, 7, 10078-10084
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および非特許文献１では、グラフェン膜にナノ粒子を設けることで、検出感度が向上することが記載されている。しかしながら、検出感度は十分ではない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、検出感度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、導電層と、前記導電層上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられたグラフェン膜と、前記グラフェン膜に電気的に接続されたソース電極およびドレイン電極と、前記グラフェン膜上に設けられ、金属、金属酸化物、または金属と金属酸化物との混合物からなるナノ粒子が集合した複数の集合体と、を備え、前記複数の集合体の間の複数の領域において、前記グラフェン膜が露出する検出装置である。
【０００８】
上記構成において、前記複数の領域のうち少なくとも１つの領域と前記複数の集合体とが接する線の長さは同じ単位系における前記少なくとも１つの領域の平面面積の１０倍以上である構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記グラフェン膜における前記複数の集合体の被覆率は３％以上かつ９０％以下である構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記グラフェン膜の前記ソース電極と前記ドレイン電極との配列方向における幅は５μｍ以下である構成とすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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