感応膜ドリフト抑制に向けたストライプゲート型半導体pHセンサの開発

摘要

連続計測時にセンサの出力電圧が時間経過によって低下するドリフトと呼ばれる問題があり、長期連続計測を行う場合、計測結果の信頼性が著しく低下してしまうため、定期的にpH標準液を使い較正する必要があった。これは、溶液のOH-イオンがISFETのイオン感応膜と反応であると考えられている。予備実験の結果から、この反応が溶液と感応膜間の電界による影響であると考えることができる。そのため、計測中でもこの電界を制御できるストライプゲート型半導体 pH センサを製作しその基本的な特性とドリフト抑制の手法を評価した。その結果、ストライプゲート型半導体pHセンサは、従来のセンサと同様のpH感度をもつことが分かった。さらに 100 時間連続計測時、従来のセンサのドリフト量と比べ、約 67%の低減に成功し、イオンの浸透をゲート電極への電圧印加により抑制できることが確認できた。