特許ウォッチ

公開番号2025136794
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035646
出願日2024-03-08
発明の名称センサ素子及びセンサアレイ
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人
主分類G01N 27/00 20060101AFI20250911BHJP(測定;試験)
要約【課題】センサ特性の劣化を抑制するセンサ素子を提供する。
【解決手段】センサ素子100は、第1電極16と、第2電極18と、原子層状材料を有し、前記第1電極16及び第2電極18の間に配置され、前記第1電極16及び第2電極18と電気的に接続されたチャネル層14と、少なくとも、前記第1電極16及び第2電極18の配列方向と垂直な方向において、前記チャネル層14の端を覆う絶縁層20と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
原子層状材料を有し、前記第１電極及び第２電極の間に配置され、前記第１電極及び第２電極と電気的に接続されたチャネル層と、
少なくとも、前記第１電極及び第の電極の配列方向に直交する方向において、前記チャネル層の端を覆う絶縁層と、
を備えるセンサ素子。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
前記チャネル層は、前記絶縁層に覆われない露出領域を有する、請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項３】
上面視において、前記露出領域における前記チャネル層は、前記原子層状材料に結合し、標的物質を捕捉する捕捉体を備える請求項２に記載のセンサ素子。
【請求項４】
前記露出領域の輪郭の少なくとも一部は曲線状である請求項２または３に記載のセンサ素子。
【請求項５】
前記チャネル層の端を覆う絶縁層は積層膜である請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ素子。
【請求項６】
前記原子層状材料は、グラフェンを含む請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ素子。
【請求項７】
前記チャネル層は、複数の前記露出領域を有する請求項２に記載のセンサ素子。
【請求項８】
前記センサ素子は、溶液内の標的物質を検出する請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ素子。
【請求項９】
前記センサ素子は、気体内の標的物質を検出する請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ素子。
【請求項１０】
請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ素子を複数備えるセンサアレイ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子及びセンサアレイに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
バイオセンサなどに用いられるセンサ素子として、グラフェンなどの原子層状のチャネル層を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）が知られている。
【０００３】
センサ素子では、標的物質が、チャネルに接合された捕捉体に補足されると、チャネル層の電位が変化する。そこで、チャネル層を流れる電流に基づき、標的物質の検出が可能となる。グラフェンをチャネル層とするセンサ素子について、チャネル層の一部及び電極上に絶縁層を設け、絶縁層に、チャネルの端が露出する開口を設けることが知られている（例えば特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、チャネル層の端が開口から露出すると、特性のドリフトなどが発生し、センサ特性に影響することがある。
【０００５】
本発明は、センサ特性の劣化を抑制するセンサ素子及びセンサアレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、センサ素子は、第１電極と、第２電極と、原子層状材料を有し、前記第１電極及び第２電極の間に配置され、前記第１電極及び第２電極と電気的に接続されたチャネル層と、少なくとも、前記第１電極及び第の電極の配列方向に直交する方向において、前記チャネル層の端を覆う絶縁層と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、センサ特性の劣化を抑制するセンサ素子及びセンサアレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るセンサ素子を示す平面図、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）のＡ－Ａ断面図及びＢ－Ｂ断面図である。
図２は、本発明の第１実施形態に係るセンサ素子の断面図である。
図３（ａ）は、第１比較例に係るセンサ素子の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ａ断面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１比較例におけるチャネル層の端を示す平面模式図、図４（ｃ）は、本発明の第１実施形態におけるチャネル層の端を示す平面模式図である。
図５（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るセンサ素子の平面図、図５（ｂ）は、本発明の第１実施形態の変形例１に係るセンサ素子の平面図である。
図６（ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例２に係るセンサ素子の平面図、図６（ｂ）は、本発明の第１実施形態の変形例３に係るセンサ素子の平面図である。
図７（ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例４に係るセンサ素子の平面図、図７（ｂ）は、本発明の第１実施形態の変形例５に係るセンサ素子の平面図である。
図８（ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例６に係るセンサ素子の平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ断面図である。
図９は、本発明の第１実施形態の変形例７に係るセンサ素子の断面図である。
図１０は、本発明の第１実施形態及びその変形例が用いられるセンサシステムのブロック図である。
図１１（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るセンサ素子を示す平面図、図１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。
図１２は、本発明の第２実施形態に係るセンサ素子の断面図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るセンサ素子の断面図である。
図１４（ａ）は、本発明の第２実施形態の変形例１に係るセンサ素子の断面図、図１４（ｂ）は、本発明の第２実施形態の変形例２に係るセンサ素子の断面図である。
図１５（ａ）は、本発明の第２実施形態の変形例３に係るセンサ素子の断面図、図１５（ｂ）は、本発明の第２実施形態の変形例４に係るセンサ素子の断面図である。
図１６（ａ）は、本発明の第２実施形態の変形例５に係るセンサ素子の断面図、図１６（ｂ）は、本発明の第２実施形態の変形例６に係るセンサ素子の断面図である。
図１７（ａ）から図１７（ｃ）は、本発明の第２実施形態の変形例７に係るセンサ素子の平面図である。
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、本発明の第２実施形態の変形例８に係るセンサ素子の平面図である。
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、本発明の第２実施形態の変形例９に係るセンサ素子の平面図である。
図２０（ａ）から図２０（ｃ）は、本発明の第２実施形態の変形例１０に係るセンサアレイの平面図である。
図２１は、本発明の第２実施形態の変形例１１に係るセンサアレイの平面図である。
図２２は、本発明の第２実施形態の変形例１２に係るセンサアレイの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。下記の実施形態は、発明の技術思想を具体化するための例示であり、本発明を記載された構成や数値に限定するものではない。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する場合がある。各図面が示す各部材の大きさ、位置関係等は、発明の理解を容易にするために誇張して描かれている場合がある。
【００１０】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るセンサ素子を示す平面図、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）のＡ－Ａ断面図及びＢ－Ｂ断面図である。基板１０の厚さ方向をＺ方向、電極１６と１８の配列方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向に交差する方向をＹ方向とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許