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

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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。