JP2011526361A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスセンサ(1)は少なくとも1つの導電性のガス感知層(7)を有し、当該ガス感知層(7)は目標ガスと接触可能な表面領域(9)を有し、当該表面領域内での仕事関数は表面領域と接触している目標ガスの濃度に依存している。少なくとも1つの電気ポテンシャルセンサは、エアギャップ(8)を介して表面領域(9)に容量結合している。表面領域(9)は少なくとも1つの繰り抜き部によって構造化され、当該繰り抜き部内に、ガス感知層(7)と導電結合されている平坦な材料要素(18)が配置され、当該材料要素の材料はガス感知層(7)の材料と異なり、且つ金属、および/または、金属を含有する化合物を含んでいる。
【選択図】図4
Description
Claims (16)
- 目標ガスと接触可能な表面領域(9)を有し、該表面領域内での仕事関数が該表面領域と接触している目標ガスの濃度に依存している少なくとも1つの導電性のガス感知層(7)と、エアギャップ(8)を介して前記表面領域(9)に容量結合している少なくとも1つの電気ポテンシャルセンサとを備えるガスセンサ(1)において、前記表面領域(9)が少なくとも1つの繰り抜き部によって構造化され、該繰り抜き部内に、前記ガス感知層(7)と導電結合されている平坦な材料要素(18)が配置され、該材料要素の材料が前記ガス感知層(7)の材料と異なり、且つ少なくとも1つの金属、および/または、金属を含有する少なくとも1つの化合物を含んでいることを特徴とするガスセンサ(1)。
- 前記表面領域(9)と少なくとも1つの前記材料要素(18)とから形成される構造がマスキングステップにより生成され、特にフォトリソグラフィーで生成されていることを特徴とする、請求項1に記載のガスセンサ(1)。
- 前記少なくとも1つの金属が銀および/または銅を含んでいることを特徴とする、請求項1または2に記載のガスセンサ(1)。
- 前記少なくとも1つの金属が鉄、錫、鉛、ニッケル、亜鉛および/またはコバルトを含んでいることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記ガス感知層(7)の、目標ガスと接触可能な前記表面領域(9)が、前記少なくとも1つの繰り抜き部の内部にある前記少なくとも1つの材料要素(18)の目標ガスと接触可能な表面の1%よりも大きく、場合によっては5%よりも大きく、特に10%よりも大きいことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記少なくとも1つの繰り抜き部の内部にある前記少なくとも1つの材料要素(18)の目標ガスと接触可能な表面が、前記ガス感知層の目標ガスと接触可能な表面領域(9)の0.001%よりも大きく、場合によっては0.1%よりも大きく、特に10%よりも大きいことを特徴とする、請求項1から5までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記目標ガスと接触可能な表面領域(9)は、どの個所においても前記少なくとも1つの材料要素(18)から500μm以上、場合によっては300μm以上、特に100μm以上離れていないように構造化されていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記表面領域(9)と前記少なくとも1つの材料要素(18)とから形成される前記構造が、少なくとも2つの合同の単位構造領域(19)を有し、これら単位構造領域が、好ましくは、互いに側方にて境を接しており、且つそれぞれ少なくとも1つの材料要素(18)と前記ガス感知層(7)の前記表面領域(9)の一部分とを含んでいることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記材料要素(18)の少なくとも2つが、その間にある、前記ガス感知層(7)の部分領域によって、互いに側方に間隔をもって位置していること、前記材料要素(18)の前記間隔が少なくとも50nm、場合によっては少なくとも75nm、好ましくは少なくとも100nmであることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 平坦な前記材料要素(18)の厚さが単一層の厚さの少なくとも0.1倍で、多くとも10μmであることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記少なくとも1つの材料要素(18)が前記ガス感知層(7)上に配置されていることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記ガス感知層(7)が金属層の上に配置されていること、前記金属層の、前記ガス感知層(7)によって覆われていない少なくとも1つの部分が、前記少なくとも1つの材料要素(18)を形成していることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記少なくとも1つの材料要素(18)と前記ガス感知層(7)との間に接着介在層が配置されていることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 目標ガスが還元ガス、特に水素であることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記ポテンシャルセンサが電界効果トランジスタであり、該電界効果トランジスタが基板を有し、該基板上にドレイン(3)とソース(4)とが配置されていること、前記ドレイン(3)と前記ソース(4)との間にチャネル領域(5)が形成されていること、前記チャネル領域(5)が、前記エアギャップ(8)を介して直接に、または、前記チャネル領域(5)と協働するゲート電極(11)と該ゲート電極(11)に導電接続されているセンサ電極(13)とを介して間接的に、前記ガス感知層(7)の前記表面領域(9)に容量結合されていることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
- 前記ガスセンサがケルビンプローブとして構成されており、前記ポテンシャルセンサが、前記エアギャップ(8)を通じて前記ガス感知層(7)の前記表面領域(9)から間隔をもって位置して該ガス感知層(7)に接離可能な電極(15)を介して、前記ガス感知層(7)の前記表面領域(9)に容量結合されていることを特徴とする、請求項1から15までのいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
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