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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です（原文：ISFETの原理 なぜ水素イオンだけに着目するのか）
ISFETの原理 なぜ水素イオンだけに着目するのか
このQ&Aのポイント
- ISFET(イオン感応型場効トランジスタ)は、水素イオンに着目したセンサーであり、水素イオン濃度によってキャリアの正孔の挙動が変化します。
- しかし、水溶液中にはH+だけでなく、OH-やCl-なども存在しており、電気的には中性です。
- それにもかかわらず、ISFETはきちんとpHセンサーとして機能するのはなぜでしょうか。
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これは，ガラス電極の応答機構についての主要な二つの説とも関係するのですが，ISFET のゲート絶縁膜が，固体の弱酸，しかも，pKa に広い分布がある，ということが重要です． pKa があるということは，要は，H+ 濃度 (OH- でもいいですが) に対して絶縁膜上の表面電荷が変化すると言うことを意味します．これによって，絶縁膜と溶液の間の電位差が変動するわけです． そして，この変動分がチャネル厚を支配する，半導体の表面電位に効くということになります． Cl- とかでは，Si系の絶縁膜に対して特異吸着イオンとしてはほとんど意味をなさないので，ここの濃度変化は ISFET の応答には直接関係ありません． 一方，たとえば，SnO2 や TiO2 などを半導体に用い，この場合は反転層バイアスは難しいので空乏層バイアス条件で電界効果を調べると，リン酸イオンのような SnO2 などに対して特異吸着性の高いイオンを入れると，pH 変動がなくてもチャネル厚の変化が表面伝導度の変化という形で検出できたという報告もあります．
