Pd／AlGaN／GaN HEMT型水素ガスセンサにおける水素検出メカニズムの検討

摘要

100ppm以下の水素濃度検知を目指し，ゲート電極にパラジウム（Pd）を用いたAlGaN／GaN高電子移動度トランジスタ（HEMT）型水素ガスセンサの検討を行った。水素ガス濃度を変化させて評価した結果，1ppmの水素ガス濃度の検知に成功した。そのときの電流変化量は1．6mAであった。得られた結果から，空気中に微量に存在する水素濃度である0．5ppmも検知できることを示した。水素濃度100ppmの水素を導入・停止したときめ応答特性から立ち上がり，回復時間を見積もった。その結果，立ち上がり，回復時間はそれぞれ，23秒，33秒であり，高速に水素ガスを検知できていることがわかった。%The hydrogen sensing properties of AlGaN/GaN high electron mobility transistors with Pd gate electrodes are demonstrated for ppm-order detection. We found that the 1 ppm hydrogen in air can be detected by the fabricated devices as a current variation of 1.6 mA. By using the least-square fit to the experimental data, the reliable lower detection value of hydrogen concentration for the present device can be estimated to be about 0.5 ppm, i.e., a natural hydrogen concentration in the air. In addition, the shorter turn-on and turn-off transient times have been estimated to be about 23 and 33 seconds at 110℃, respectively, in the case of the 100 ppm hydrogen.