JP2012109486A - 紫外線センサの製造方法、及び紫外線センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(Ni,Zn)Oを主成分とするp型半導体層1とZnOを主成分としたn型半導体層2とを接合させる前に、(Ni,Zn)O焼結体を酸性及びアルカリ性のいずれかに調整した表面処理溶液に接触させ、前記焼結体の表層面のZnを溶出させてp型半導体層1を作製する。表面処理は外部電極5a、5b形成後のめっき処理と同時に行うのが好ましく、表層面からのZn溶出量が所定量となるようなpHに調整された表面処理溶液を選択し、表面処理を行うか、又は表層面からのZn溶出量が所定量となるような所定時間、(Ni,Zn)O焼結体を表面処理溶液に浸漬させる。
【選択図】図1
Description
ZnO粉末、各種ドープ剤、必要に応じて拡散剤等の添加物を用意し、所定量秤量する。そして、これら秤量物に純水等の溶媒を加え、PSZ(部分安定化ジルコニア)等の玉石を粉砕媒体とし、ボールミルを使用して十分に湿式で混合粉砕し、スラリー状混合物を得る。次いで、このスラリー状混合物を脱水乾燥した後、所定粒径に造粒し、その後、所定温度で約2時間仮焼し、仮焼粉末を得る。
NiO粉末及びZnO粉末を、Znの配合モル比xが0.2〜0.4となるように秤量し、この秤量物に純水等の溶媒を加え、玉石を粉砕媒体としてボールミル内で十分に湿式で混合粉砕し、スラリー状混合物を得る。
NiO粉末及びR2O3粉末(R:希土類元素)を、モル比で2:1となるように秤量し、この秤量物に純水等の溶媒を添加し、玉石を粉砕媒体としてボールミル内で湿式で十分に混合粉砕し、スラリー状混合物を得る。次いで、このスラリー状混合物を脱水乾燥し、所定粒径に造粒した後、所定温度で約2時間仮焼し、仮焼粉末を得る。次に、このようにして得られた仮焼粉末に、再び、純水等の溶媒を加え、玉石を粉砕媒体としてボールミル内で十分に湿式で粉砕し、スラリー状粉砕物を得る。次に、このスラリー状粉砕物を脱水乾燥し、一般式RNiO3や一般式R2NiO4で表される酸化物を含有した複合酸化物粉末を得る。そして、得られた複合酸化物粉末を有機ビヒクルと混合し、三本ロールミルで混練し、これにより内部電極形成用ペーストを作製する。
まず、焼成前の積層成形体の作製方法を図2を参照しながら説明する。
(Ni,Zn)O焼結体の両端部に外部電極形成用ペーストを塗布して焼付け処理を行い、これにより外部電極5a、5bを形成する。ここで、外部電極形成用ペーストの導電性材料としては、良好な導電率を有するものであれば、特に限定されるものではなく、Ag、Ag−Pd等を使用することができる。
外部電極5a、5bが形成された(Ni,Zn)O焼結体を酸性(好ましくはpHが3以上)又はアルカリ性(好ましくは10以下)に調整された第1のめっき液に浸漬して電解めっきを施し、第1のめっき皮膜6a、6bを形成する。これと同時に、(Ni,Zn)O焼結体の表層面のZnを溶出させ、これにより表層面のZn濃度を減少させる。
ZnO焼結体をターゲットとし、所定の開口部を有する金属マスクを介してスパッタリングを行い、p型半導体層1の一部が表面露出し、かつ第2の端子電極3bと電気的に接続されるように、ZnO系薄膜からなるn型半導体層2をp型半導体層1の表面に形成し、これにより紫外線センサを得る。
〔ZnO焼結体の作製〕
主成分となるZnOとドープ剤としてのGa2O3とを、配合比がモル%でそれぞれ99.9mol%、0.1mol%となるように秤量した。そして、これら秤量物に純水を加え、PSZビーズを粉砕媒体としてボールミル内で混合粉砕し、平均粒径0.5μm以下のスラリー状混合物を得た。次いで、このスラリー状混合物を脱水乾燥し、50μmの程度の粒径となるように造粒した後、1200℃の温度で2時間仮焼し、仮焼粉末を得た。
NiO粉末及びZnO粉末を、モル比で7:3となるように秤量し、これに純水を加え、PSZビーズを粉砕媒体としてボールミルで混合粉砕し、スラリー状混合物を得た。次いで、このスラリー状混合物を脱水乾燥し、50μmの程度の粒径となるように造粒した後、1200℃の温度で2時間仮焼し、仮焼粉末を得た。次に、このようにして得られた仮焼粉末に、再び、純水を加え、PSZビーズを粉砕媒体としてボールミル内で粉砕し、平均粒径0.5μmのスラリー状粉砕物を得た。次に、このスラリー状粉砕物を脱水乾燥した後、有機溶剤及び分散剤を加えて混合し、さらにバインダ及び可塑剤を加えて成形用スラリーを作製した。そして、ドクターブレード法を使用し、この成形用スラリーに成形加工を施し、膜厚10μmの(Ni,Zn)Oグリーンシートを得た。
NiO粉末及び希土類酸化物としてのLa2O3粉末を、モル比で2:1となるようにそれぞれ秤量し、この秤量物に純水を加え、PSZビーズを粉砕媒体としてボールミル内で混合粉砕し、スラリー状混合物を得た。次いで、このスラリー状混合物を脱水乾燥し、50μmの程度の粒径となるように造粒した後、1200℃の温度で2時間仮焼し、仮焼粉末を得た。次に、このようにして得られた仮焼粉末に、再び、純水を加え、PSZビーズを粉砕媒体としてボールミル内で粉砕し、平均粒径0.5μmのスラリー状粉砕物を得た。そして、このスラリー状粉砕物を脱水乾燥し、LaNiO3粉末を得た。その後、得られたLaNiO3粉末を、有機ビヒクルと混合させ、三本ロールミルで混練し、これにより内部電極形成用ペーストを作製した。
(Ni,Zn)Oグリーンシートのうちの1枚について、内部電極形成用ペーストを表面にスクリーン印刷して塗付し、60℃の温度で1時間乾燥させ、所定パターンの導電膜を形成した。
AgとPdの含有比率が95:5に調製された外部電極形成用ペーストを用意した。そして、この外部電極形成用ペーストを(Ni,Zn)O焼結体の両端部に塗付し、850℃の温度で10分間焼付け処理を行い、外部電極を作製し、試料番号1〜6の試料を作製した。
pHが3.0〜9.1に調整された酸性溶液、中性溶液、アルカリ性溶液を用意した。尚、酸性溶液の母液としてはHNO3を使用し、アルカリ性溶液の母液としてはNaOHを使用し、pH調整剤を添加してpHを調整した。
ZnO焼結体をターゲットとし、p型半導体層の一方の主面の一部を覆い、かつ第2の端子電極の一部と重なり合うように金属マスクを使用してスパッタリングを行い、厚みが約0.5μmの所定パターンを有するn型半導体層を作製し、これにより試料番号1〜6の試料を得た。
試料番号1〜6の各試料は、図3に示すように、いずれもp型半導体層31に内部電極32が埋設されると共に、前記p型半導体層31の両端には端子電極33a、33bが形成され、かつp型半導体層31の表面にはn型半導体層34が接合されている。そして、端子電極33a、33b間に電流計35を介装し、暗室で矢印Bに示すように、分光器を備えた紫外線光源からn型半導体層34側の外表面に照射し、端子電極33a,33b間に流れる光電流を計測し、波長応答特性を調べた。尚、測定温度は25℃±1℃となるように制御し、紫外線光源は200nmから500nmまで10nm毎に階段状に変化させた。
2 n型半導体層
3a、3b 端子電極
4 内部電極
5a、5b 外部電極
6a、6b 第1のめっき皮膜
7a、7b 第2のめっき皮膜
9a〜9n (Ni,Zn)Oグリーンシート
10 導電膜
Claims (7)
- NiOとZnOとの固溶体を主成分とするグリーンシートを複数作製するグリーンシート作製工程と、前記複数のグリーンシートのうち、一のグリーンシートの表面に導電性ペーストを塗布し所定パターンの導電膜を形成する導電膜形成工程と、前記導電膜が形成されたグリーンシートを挟持するような形態で前記複数のグリーンシートを積層し、成形体を作製する成形体作製工程と、前記成形体を焼成して焼結体を作製する焼成工程とを含む紫外線センサの製造方法において、
前記焼結体を酸性及びアルカリ性のいずれかに調整された表面処理溶液に接触させ、前記焼結体の表層面のZnを溶出させてp型半導体層を作製する表面処理工程を有することを特徴とする紫外線センサの製造方法。 - 前記焼結体の両端部に外部電極を形成する外部電極形成工程と、
前記外部電極の表面に少なくとも一層以上のめっき皮膜を形成するめっき工程とを含み、
前記表面処理工程は、前記めっき工程を兼ねると共に、
前記表面処理溶液は、前記めっき工程で使用されるめっき液であることを特徴とする請求項1記載の紫外線センサの製造方法。 - 前記表面処理工程は、特定の吸収波長でピークを有するように前記表層面のZn濃度を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の紫外線センサの製造方法。
- 前記表面処理工程では、前記表層面からのZn溶出量が所定量となるようなpHに調整された前記表面処理溶液を選択し、表面処理を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の紫外線センサの製造方法。
- 前記表面処理工程では、前記表層面からのZn溶出量が所定量となるような所定時間、前記焼結体を前記表面処理溶液に浸漬させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の紫外線センサの製造方法。
- ZnOを主成分とするn型半導体層を前記p型半導体層の一部が表面露出した形態で前記p型半導体層の表面に形成するn型半導体層形成工程を含み、
前記n型半導体層形成工程は、ZnOを主成分とするZnO焼結体を作製するZnO焼結体作製工程と、前記ZnO焼結体をターゲットにしてスパッタリングし、前記n型半導体層を形成するスパッタリング工程とを有していることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の紫外線センサの製造方法。 - 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする紫外線センサ。
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