Development of self-powered sensors for medical application using p-ZnO nanowires and magnetic nanoparticles

使用 p-ZnO 纳米线和磁性纳米粒子开发用于医疗应用的自供电传感器

基本信息

批准号：
18F17358
负责人：
深田直樹
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18F17358/
关键词：
酸化亜鉛ナノワイヤドーピングアンチモン空隙

项目摘要

酸化亜鉛（ZnO）ナノワイヤの構造制御による機能発現を利用した新規デバイスの応用開拓を目的として研究を行った。本研究では、ZnOナノワイヤ内部にナノ空隙を形成し、ナノ空隙内部へのナノ粒子の添加により、ナノ粒子の特性を利用した新機能発現を目指す。前年度までに、p型およびn型ZnOナノワイヤの形成制御とナノワイヤ内部へのナノ空隙の形成まで達成できている。本年度は、ZnOナノワイヤへの発光、磁気特性等の新たな機能を付与するためにナノワイヤ内部空隙へのナノ粒子の添加実験を行った。ナノ粒子としては、発光特性を付与するためにSiおよびCdTeナノ粒子、磁性を付与するためにFe2O3ナノ粒子の添加を行った。以上のナノ粒子に関しては化学的手法により合成を行った。紫外光の照射により、CdTeナノ粒子を添加したZnOナノワイヤから黄色の発光を確認できた。磁性特性の発現に関しては、ZnOナノワイヤへのFe2O3ナノ粒子の添加まで実現できた。形成したZnOナノワイヤを利用してバイポーラトランジスタの作製と動作実証に関する研究を行った。バイポーラトランジスタ構造を構築するために、p型およびn型ZnOナノワイヤから形成される疑似薄膜を交互に縦方向に積層したpnp接合膜の形成を行った。エミッタ領域は1％のSbドーピング、コレクタ領域は0.5％のSbドーピングを行った。ZnOの場合、ノンドーピング状態でn型伝導のため、ベース領域はノンドープとした。コレクタ－ベースおよびベース－エミッタ領域のI－V測定の結果、pn接合の形成を確認できた。電流利得は通常のSiバイポーラトランジスタに比べて低いもののバイポーラトランジスタ動作が確認できた。

我们进行研究的目的是开发新的设备应用，通过氧化锌（ZnO）纳米线的结构控制来利用功能表达。在这项研究中，我们的目标是通过在ZnO纳米线内部形成纳米孔并在纳米孔内添加纳米颗粒，利用纳米颗粒的特性来开发新功能。到前一年，我们已经实现了对p型和n型ZnO纳米线的形成以及纳米线内部纳米空隙的形成的控制。今年，我们进行了一项实验，将纳米颗粒添加到ZnO纳米线的内部空隙中，以赋予ZnO纳米线发光和磁性等新功能。作为纳米颗粒，添加Si和CdTe纳米颗粒以赋予发光特性，添加Fe2O3纳米颗粒以赋予磁性。上述纳米粒子是通过化学方法合成的。在紫外光照射下，掺杂有 CdTe 纳米颗粒的 ZnO 纳米线观察到黄光发射。在磁性能的表达方面，我们能够实现在ZnO纳米线上添加Fe2O3纳米颗粒。我们对使用形成的 ZnO 纳米线的双极晶体管的制造和操作演示进行了研究。为了构建双极晶体管结构，通过垂直堆叠由p型和n型ZnO纳米线制成的赝薄膜交替形成pnp结膜。发射极区掺杂1%Sb，集电极区掺杂0.5%Sb。在ZnO的情况下，基极区域是非掺杂的，因为它在非掺杂状态下具有n型导电性。集电极-基极和基极-发射极区域的 IV 测量证实了 pn 结的形成。尽管电流增益低于普通硅双极晶体管，但双极晶体管的工作得到了证实。