A study on current modulation mechanism of surface-chemical-reaction associated thin film transistor under UV exposure

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従来、トランジスタや電界効果トランジスタなどの電子デバイスは、半導体チャネルに外因性の物理的な作用でそこの導電率を変調させることにより電気信号を増幅することを原理としてきた。本研究では、新しい概念として、半導体チャネル表面での光触媒化学反応を連動させた新概念のデバイスを提案し、そこで薄膜トランジスタ型ＵＶセンサーを実現し、その機構解明を狙う。具体的には、ナノメートルまで薄くした酸化チタンをチャネルにもつ薄膜トランジスタに、ＵＶ光を照射し、チャネル表面で連動的に起きる光触媒反応による強い伝導変調効果を活用した薄膜トランジスタを扱う。ＵＶセンサーとしての動作機構解明と、１００００　Ａ／Ｗの世界最高感度の紫外線センサーを実現を狙う。本年度では、薄膜トランジスタを試作し、ＵＶ光に対する電気伝導性の応答メカニズムを調べるために、あらかじめ真空容器内で、乾燥空気、真空、窒素と雰囲気ガスを変えて、電気伝導性を評価し、応答メカニズムを考察した。試作した酸化チタンチャネルは酸素の接触に対して著しく導電率が変化することが分かり、UV照射によって酸化チタン表面で光触媒反応がおき、吸着している酸素分子濃度が変化し、高い光応答につながっていると考えられた。さらに、表面反応の詳細を明らかにするため、炭化水素をはじめとする吸着物のその場評価のための、赤外吸収分光システムの構築を行った。すでにＵＶ光（２７８　ｎｍ）に対して、１０００Ａ／Ｗ台の光感度を確認しているが、上記実験を通して、光感度特性と大気吸着吸着物の化学反応とＵＶ光の連動を定性的ではあるものの、モデルを立てるに至っている。