DE2131538B2 - GAS POLLUTION ELEMENT - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Gasspürelements, bei dem auf einem Trägermaterial zwischen zwei Elektroden eine erste Halbleiterschicht, instasondcr Metalloxidschicht, die - vorzugsweise brennbare - Gase und Dämpfe adsorbiert und dabei ihre elektrische Leitfähigkeit ändert, und eine zweite Halbleiterschicht zum Aufheizen der ersten Schicht aufgebracht sind.The invention relates to a method for producing a gas detection element, in which on a Carrier material between two electrodes a first semiconductor layer, instasondcr metal oxide layer, which adsorbs - preferably flammable - gases and vapors and thereby changes their electrical conductivity, and a second semiconductor layer is applied for heating the first layer.
Bei bekannten Gasspürelementen dieser Art, z.B. wie in den deutschen Offenlegungsschriften 2005497 und 2007937 angegeben, wird deren gasadsorbierender Halbleiterkörper durch Sintern eines Metalloxidmaterials, das vorher in die gewünschte Form gebracht wurde, hergestellt.With known gas detection elements of this type, e.g. as in German Offenlegungsschrift 2005497 and 2007937 specified, their gas-adsorbing semiconductor body is made by sintering a metal oxide material, which has been brought into the desired shape beforehand.
Als Nachteil ergibt sich, daß wegen der Verschmelzungserscheinungen beim Sintern mit zunehmender Festigkeit die Empfindlichkeit der Elemente erheblich vermindert wird, da die Luftdurchlässigkeit und damit die gasadsorbierende Oberfläche beträchtlich und Undefiniert verringert wird. Auch die Verwendung von Paraffin und ein Überzug aus einem porösen Bindemittel bei der Herstellung vermag keine definiertenThe disadvantage is that because of the amalgamation phenomena during sintering, the sensitivity of the elements increases with increasing strength is reduced, since the air permeability and thus the gas-adsorbing surface is considerable and undefined is decreased. Also the use of paraffin and a coating of a porous binder in the production, none can be defined
Ergebnisse sicherzustellen.Ensure results.
Bekannt sind auch nach der US-Patentschrift 3479257 Gasspürelemente dieser Art, die mit weitgehend homogenen Metalloxidschichten auf geeigneten Unterlagen arbeiten. Diese Schichten werden durch Abscheiden einer Metallschicht, insbesondere Wolfram, Molybdän, Chrom, Niob, Nickel, Eisen oder Titan durch Vakuumverdampfung und anschließende Oxidation gewonnen. Außerdem scheint es notwen-Also known from US Pat. No. 3,479,257 are gas detection elements of this type, which are largely with work homogeneous metal oxide layers on suitable substrates. These layers will be by depositing a metal layer, in particular tungsten, molybdenum, chromium, niobium, nickel, iron or Titanium obtained by vacuum evaporation and subsequent oxidation. In addition, it seems necessary
dig, die Schichten durch Aufbringen eines katalytisch wirkenden Elements auf die Oberfläche des Metalloxids zu aktivieren. Dieses Verfahren ist aufwendig, umständlich und schwierig zu handhaben. Auch für die Herstellung des Gasspürelements nach der deut-dig, the layers by applying a catalytically active element to the surface of the metal oxide to activate. This method is complex, cumbersome and difficult to use. Also for the production of the gas detection element according to the German
sehen Offenlegungsschrift 1648909 mit einer In2O3-Schicht durch Verdampfen von Indium oder In2O3 im Vakuum und anschließender Oxidation gilt der Nachteil in gleicher Weise. Hinzu kommt aber bei diesen Verfahren als erheblicher Nachteil die zu geringesee laid-open specification 1648909 with an In 2 O 3 layer by evaporation of indium or In 2 O 3 in a vacuum and subsequent oxidation, the disadvantage applies in the same way. In addition, there is a significant disadvantage with these processes that they are too small
ao Haftfähigkeit der Schichten auf ihren Unterlagen.ao adhesion of the layers on their substrates.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Herstellung von Gasspürelementen mit weitgehend gleichmäßiger Empfindlichkeit bei relativ geringer Heizleistung ge-The invention is therefore based on the object of specifying a method which enables the production of Gas detection elements with largely uniform sensitivity at a relatively low heating output.
»5 stattet.»5 equips.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf das Trägermaterial zuerst die zweite Schicht, dann eine dünne Isolierschicht, beispielsweise aus SiO2 und schließlich die erste HalbleiterschichtThis object is achieved according to the invention in that first the second layer, then a thin insulating layer, for example made of SiO 2, and finally the first semiconductor layer on the carrier material
aufgebracht werden, und daß die beiden Halbleiterschichten durch eine Reaktion aus Metallhalogenidlösung, die in einem Ofen bei Temperaturen zwischen 300 und 700° C versprüht werden, gebildet werden. are applied, and that the two semiconductor layers by a reaction of metal halide solution, which are sprayed in an oven at temperatures between 300 and 700 ° C.
Es sei erwähnt, daß Schichten der erfindungsgemäßen Art - soweit sie transparent sind - an sich bekannt sind. Mit ihnen werden z.B. Gläser belegt, um diese aufzuheizen oder eine statische Aufladung zu verhindern. Schichten dieser Art haften fest auf ihrer Unterlage, sie sind wisch- und kratzfest.It should be mentioned that layers of the type according to the invention - insofar as they are transparent - are known per se are. They are used to cover glasses, for example, in order to heat them up or to prevent static charging. Layers of this kind adhere firmly to their base, they are smudge-proof and scratch-proof.
Fetner wird erreicht, daß die brennbaren Gase und/oder Dämpfe an der Oberfläche der Schicht verbrennen. Dadurch erhöht sich die Temperatur der Schicht, was zu einer zusätzlichen Leitfähigkeitsände-Fetner ensures that the flammable gases and / or vapors burn on the surface of the layer. This increases the temperature of the layer, which leads to an additional change in conductivity.
♦5 rung führt. Das erfindungsgemäße Gasspürelement wird dadurch noch empfindlicher.♦ 5 leads. The gas detection element according to the invention becomes even more sensitive.
Ein weiterer Voiteil besteht darin, daß die die Gase adsorbierende Schicht gleichmäßig über ihre gesamte Fläche verteilt geheizt wird und daß wegen des innigen Kontaktes der beiden Schichten nur eine relativ geringe Heizleistung erforderlich ist.Another advantage is that the gases adsorbent layer is heated evenly distributed over its entire surface and that because of the intimate Contact of the two layers only requires a relatively low heating power.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.Further developments of the invention are described in the subclaims.
Wird das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Spürelement in einer elektrischen Schaltung, z.B. einer Wheatstoneschen Brückenschaltung, zur Messung der Konzentration von Gasen und/oder Dämpfen verwendet, dann ist im allgemeinen ein Kompensationselement vorgesehen, dieses kann genauso hergestellt sein wie das Gasspürelement, nur mit dem Unterschied, daß es zusätzlich von einer Isolierschicht, z.B. aus SiO2, vorzugsweise gleicher Stärke wie die übrigen Schichten umgeben ist, die einen Einfluß der Gase auf das KompensationselementIf the sensing element produced by the method according to the invention is used in an electrical circuit, e.g. a Wheatstone bridge circuit, to measure the concentration of gases and / or vapors, then a compensation element is generally provided; this can be produced in the same way as the gas sensing element, only with the The difference is that it is additionally surrounded by an insulating layer, for example made of SiO 2 , preferably of the same thickness as the other layers, which has an influence of the gases on the compensation element
65 verhindert.65 prevented.
Im einzelnen kann man beispielsweise folgendermaßen vorgehen:In detail, you can proceed as follows, for example:
Ein Träger, z.B. eine dünne Quarzplatte, wird zu-A carrier, e.g. a thin quartz plate, is
nächst in einem Ofen auf eine Temperatur von etwa 600 bis 650° C aufgeheizt Bei Erreichen des Temperaturgleichgewichts wird eine gewisse Menge einer Metallsalzlösung aufgesprüht. Diese kann z.B. folgende Zusammensetzung haben:next heated in an oven to a temperature of around 600 to 650 ° C. When the temperature equilibrium is reached a certain amount of a metal salt solution is sprayed on. This can be, for example, the following Composition have:
100 Volumenteile
1 bis 2 Volumenteile100 parts by volume
1 to 2 parts by volume
30 bis 50 Volumenteile
20 bis 30 Volumenteile30 to 50 parts by volume
20 to 30 parts by volume
SnCl4 SnCl 4
SbCl3 (das dient dazu, um die Leitfähigkeit zu erhöhen) SbCl 3 (this serves to increase conductivity)
Methanol oder Äthanol als Stabilisatoren für das SnCl4 Eisessig als weiterer Stabilisator für das SnCl4 Methanol or ethanol as stabilizers for the SnCl 4 glacial acetic acid as a further stabilizer for the SnCl 4
Die Teilchen dieser Lösung, die sich auf der Oberfläche der Platte niederschlagen, reagieren mit dieser Oberfläche und bilden eine elektrisch leitfähige Schicht. Damit ist die Heizschicht fertiggestellt.The particles of this solution, which are deposited on the surface of the plate, react with it Surface and form an electrically conductive layer. The heating layer is now complete.
Anschließend wird auf die Heizschicht eine dünne Isolierschicht aus SiO2 aufgedampft.A thin insulating layer made of SiO 2 is then vapor-deposited onto the heating layer.
Schließlich wird auf die Isolierschicht die Gase und Dämpfe adsorbierende Schicht aufgebracht, und zwar in ähnlicher Weise, wie die Heizschicht aufgetragen worden ist: Nachdem das Element in einem Ofen auf 600 bis 650° C erwärmt worden ist, wird in den Ofen eine Metallsalzlösung gesprüht. Diese kann z. B. folgende Zusammensetzung haben.Finally, the layer which adsorbs gases and vapors is applied to the insulating layer in a similar way to how the heating layer has been applied: after putting the item in an oven A metal salt solution is sprayed into the furnace after it has been heated to 600 to 650 ° C. This can e.g. B. the following Have composition.
100 Volumenteile SnCl4 100 parts by volume SnCl 4
20 Volumenteile Methanol oder Äthanol als Stabilisatoren für das SnCl4
20 Volumenteile Eisessig als weiterer Stabilisator20 parts by volume of methanol or ethanol as stabilizers for the SnCl 4
20 parts by volume of glacial acetic acid as an additional stabilizer
für das SnCl4 for the SnCl 4
S 2 Volumenteile Goldchloridlösung (das Goldion dient zur Dotierung)
(An Stelle der Goldchloridlösung kann eine Kupferhalogenidlösung, z. B. 0,5 bis 20 Volumenteile
20% wäßrige CuCl2-Lo-S 2 parts by volume of gold chloride solution (the gold ion is used for doping)
(Instead of the gold chloride solution, a copper halide solution, e.g. 0.5 to 20 parts by volume of 20% aqueous CuCl 2 lo
sung, oder eine Nickelhalogenidlösung, z. B. 1 bis 10 Volumenteile
10 % wäßrige NiCl2-Lösung, zugesetzt werden.)
5 Volumenteile HClsolution, or a nickel halide solution, e.g. B. 1 to 10 parts by volume of 10% aqueous NiCl 2 solution are added.)
5 parts by volume of HCl
Das so hergestellte Element wird nach bekannten Verfahren mit Elektroden versehen, z.B. dadurch,
daß man Elektroden aufgalvanisiert oder anlötet. Damit ist das Gasspürelement fertig.
Während des Betriebs wird das Gasspürelement auf Temperaturen zwischen 50 und 350° C aufgeheizt.
Auch höhere Temperaturen bis etwa 500° C lassen sich einstellen. Natürlich kann die Beheizung auch auf
andere Weise als mittels der oben beschriebenen Heizschicht, z.B. mit Hilfe einer Platinwendel, erfolgen.
Selbstverständlich kann man die die Gase und Dämpfe adsorbierende Schicht auch auf einer; Heizdraht
aufbringen. Dann muß man jedoch vor dem Aufbringen der Schicht auf den Draht eine Schicht
aus Glas, Quarz oder Keramik aufbringen.The element produced in this way is provided with electrodes by known methods, for example by electroplating or soldering electrodes. The gas detection element is now ready.
During operation, the gas detection element is heated to temperatures between 50 and 350 ° C. Higher temperatures of up to around 500 ° C can also be set. Of course, the heating can also take place in other ways than by means of the heating layer described above, for example with the aid of a platinum coil. Of course, the gas and vapor adsorbing layer can also be placed on a; Apply heating wire. In that case, however, a layer of glass, quartz or ceramic must be applied to the wire before the layer is applied.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712131538 DE2131538B2 (en) | 1971-06-22 | 1971-06-22 | GAS POLLUTION ELEMENT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19712131538 DE2131538B2 (en) | 1971-06-22 | 1971-06-22 | GAS POLLUTION ELEMENT |
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DE2131538A1 DE2131538A1 (en) | 1973-01-11 |
DE2131538B2 true DE2131538B2 (en) | 1976-11-25 |
Family
ID=5811754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712131538 Granted DE2131538B2 (en) | 1971-06-22 | 1971-06-22 | GAS POLLUTION ELEMENT |
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Country | Link |
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DE (1) | DE2131538B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0795625A1 (en) * | 1996-03-11 | 1997-09-17 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Thin film deposition method and gas sensor made by the method |
-
1971
- 1971-06-22 DE DE19712131538 patent/DE2131538B2/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2131538A1 (en) | 1973-01-11 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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