酸化物半導体/金属酸化物界面を利用した酸素センサに関する研究

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高周波マグネトロンスパッタリング装置により、n-Siウェーハ(111)基坂上へLaNiO_3、LaCoO_3およびLaMnO_<3.15>ペロブスカイト型酸化物薄膜の作製を試みた。さらに、これらのペロブスカイト型酸化物薄膜および関連複合酸化物薄膜を利用した新しいタイプのダイオード型酸素センサ{n-Si/ペロブスカイト型酸化物薄膜OR関連複合酸化物薄膜/Pt-Pd}を試作し、その基礎特性を調べた。Ar中でのスパッタにより、通常ではペロブスカイト型酸化物の還元によってしか生成しないLa_2Ni_2O_5、La_2Co_2O_5およびLa_8Mn_8O_<23>薄膜が生成した。これらの膜を酸素ガス中または空気中で熱処理することにより、LaNiO_3、LaCoO_3およびLaMnO_<3.15>ペロブスカイト型酸化物薄膜が得られた。また、ArとO_2混合ガス中で反応性スパッタリングを行うことにより、LaCoO_3およびLaMno_<3.15>ペロブスカイト型酸化物薄膜が得られた。このようにして得られたペロブスカイト型酸化物薄膜および関連複合酸化物薄膜を利用したダイオード型酸素センサの窒素ガス中および酸素ガス中における電流-電圧特性を測定したところ、全ての複合酸化物薄膜において、窒素ガス雰囲気中と酸素ガス雰囲気中で電流値変化が見られ、酸素ガス応答性があることが分かった。中でも、LaMnO_<3.15>ペロブスカイト型酸化物薄膜を利用したダイオード型酸素センサは、窒素ガス雰囲気中と酸素ガス雰囲気中で非常に大きな電流値変化が見られた。また、順方向固定バイアス下における電流応答測定においても最も大きい応答速度を示し、低温作動型酸素センサとして非常に有望であることが分かった。