蛍光セラミック半導体薄膜の光反応触媒作用を利用した化学センサーの開発

利用荧光陶瓷半导体薄膜光反应催化开发化学传感器

• 批准号: 04650857
• 负责人: 迫原 修治
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650857/
• 关键词: セラミック半導体; 酸化亜鉛微粒子; 酸化亜鉛薄膜; ゾル-ゲル法; 蛍光; 光触媒; 化学センサー

本研究では、ゾル-ゲル法によって酸化亜鉛薄膜を作製し、蛍光を利用した化学センサーの可能性を検討した。実施に当たっては、膜の作製条件による可視光領域の蛍光強度および波長の変化を調べ、ゾル-ゲル法によって生成する酸化亜鉛微粒子および薄膜の蛍光特性を把握し、次いでこの薄膜の有機ガス雰囲気中での蛍光特性の変化を調べた。以下に得られた知見の概要を示す。1.酸化亜鉛コロイドは、酢酸亜鉛をエタノールと反応させた後、水酸化リチウムで加水分解して調整した。本法で生成する酸化亜鉛コロイドの粒子径は数nmのオーダーであるが、反応条件および加水分解条件によって粒子径および粒子表面状態が異なる。特に、粒子表面には出発物質由来の酢酸誘導体が結合あるいは吸着しており、この構造および量が可視光領域の蛍光およびコロイドの安定性に著しく影響を及ぼす。2.酸化亜鉛薄膜は、シリコンウエハー上にコロイドをディップコートし、乾燥、焼成して作成した。焼成温度が低くても薄膜を構成している酸化亜鉛粒子表面上の有機物の構造および量が変化し、これに伴って蛍光が変化する。また、酸素存在下で紫外線を照射しても同様な現象がみられる。これらの結果は、この薄膜の触媒作用を示唆している。3.酸素濃度を種々に調整した有機ガス雰囲気中での薄膜の蛍光特性を調べた。蛍光強度は有機ガスおよび酸素の濃度に依存するが、粒子表面合の有機物の構造および量によって酸素濃度の影響および蛍光波長が異なる。また、極微量の有機ガスに対して蛍光強度が大きく変化する。以上の結果から、ゾル-ゲル法により作製した酸化亜鉛薄膜では酸化亜鉛粒子表面上の有機物の構造および量が可視光領域の蛍光に大きく影響し、これらは有機ガス雰囲気中での蛍光にも大きな影響を与える。今後さらに検討を要するが、化学センサーとしての応用が期待できる。

在这项研究中，我们使用溶胶-凝胶法制备了氧化锌薄膜，并研究了使用荧光的化学传感器的可能性。在实施过程中，我们研究了不同薄膜制备条件下可见光区荧光强度和波长的变化，以了解溶胶-凝胶法制备的氧化锌微粒和薄膜的荧光特性，然后我们研究了有机气体气氛中的薄膜的荧光特性的变化。所获得的调查结果摘要如下所示。 1、醋酸锌与乙醇反应，再用氢氧化锂水解，制得氧化锌胶体。该方法生产的氧化锌胶体的粒径为数纳米量级，但粒径和颗粒表面状况根据反应条件和水解条件而变化。特别是，源自起始原料的乙酸衍生物结合或吸附到颗粒表面，其结构和量显着影响可见光区域的荧光和胶体的稳定性。 2、在硅片上浸涂胶体，干燥、烘烤形成氧化锌薄膜。即使烧成温度较低，构成薄膜的氧化锌颗粒表面的有机物的结构和数量也会发生变化，荧光也会随之变化。当在氧气存在下照射紫外线时，也观察到类似的现象。这些结果表明该薄膜的催化作用。 3. 我们研究了薄膜在不同氧气浓度的有机气体气氛中的荧光特性。虽然荧光强度取决于有机气体和氧气的浓度，但氧气浓度和荧光波长的影响根据颗粒表面有机物的结构和量而不同。此外，极少量的有机气体的荧光强度变化也很大。由以上结果可知，在溶胶-凝胶法制备的氧化锌薄膜中，氧化锌颗粒表面有机物的结构和含量对可见光区的荧光影响很大，而且这些也对可见光区的荧光有很大的影响。有机气体气氛中对荧光的影响。虽然未来还需要进一步研究，但有望作为化学传感器应用。