JP2013542422A - センサー素子、その製造方法、及びそれを含むセンサー装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
電気的に結合された第1導電性部材を有する第1導電性電極と、
固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層と、
電気的に結合された第2導電性部材を有する第2導電性電極と、を備え、第2導電性電極が少なくとも1種類の貴金属を含み、第2導電性電極が、4〜10ナノメートルの厚さを有し、少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、吸収性誘電体層が、少なくとも部分的に第1導電性電極と第2導電性電極との間に配置されている、センサー素子を提供する。
固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層を第1導電性電極の上に配置する工程と、
少なくとも1種類の貴金属を含む第2導電性電極を吸収性誘電体層の上に熱蒸着によって配置する工程と、を含む方法であって、第2導電性電極が、熱蒸着の完了後に4〜10ナノメートルの厚さを有し、第2導電性電極が少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、吸収性誘電体層が、少なくとも部分的に第1導電性電極と第2導電性電極との間に配置されている、方法を提供する。
入口開口部を有するセンサーチャンバと、
静電容量を有し、センサーチャンバ内に配置され、入口開口部と流体連通するセンサー素子であって、
電気的に結合された第1導電性部材を有する第1導電性電極と、
固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層と、
電気的に結合された第2導電性部材を有する第2導電性電極と、を備え、第2導電性電極が少なくとも1種類の貴金属を含み、第2導電性電極が、4〜10ナノメートルの厚さを有し、少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、吸収性誘電体層が、少なくとも部分的に第1導電性電極と第2導電性電極との間に配置されている、センサー素子と、
センサー素子と電気的に導通する動作回路と、を備え、
センサー素子が電源に接続されている場合、動作回路がセンサー素子の静電容量を測定する、センサー装置を提供する。
用語「貴金属」は、特に指示のない限り、金属形状のルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及び金からなる群から選択される金属を指す。
電気的に結合された第1導電性部材を有する第1導電性電極と、
固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層と、
電気的に結合された第2導電性部材を有する第2導電性電極と、を備え、第2導電性電極は少なくとも1種類の貴金属を含み、第2導電性電極は、4〜10ナノメートルの厚さを有し、少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、吸収性誘電体層は、少なくとも部分的に第1導電性電極と第2導電性電極との間に配置されている、センサー素子を提供する。
固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層を第1導電性電極の上に配置する工程と、
少なくとも1種類の貴金属を含む第2導電性電極を吸収性誘電体層の上に熱蒸着によって配置する工程と、を含む方法であって、第2導電性電極が、熱蒸着の完了後に4〜10ナノメートルの厚さを有し、第2導電性電極が少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、吸収性誘電体層が、少なくとも部分的に第1導電性電極と第2導電性電極との間に配置されている、方法を提供する。
入口開口部を有するセンサーチャンバと、
静電容量を有し、センサーチャンバ内に配置され、入口開口部と流体連通する、センサー素子であって、
電気的に結合された第1導電性部材を有する第1導電性電極と、
固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層と、
電気的に結合された第2導電性部材を有する第2導電性電極と、を備え、第2導電性電極は少なくとも1種類の貴金属を含み、第2導電性電極が、4〜10ナノメートルの厚さを有し、少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、吸収性誘電体層が、少なくとも部分的に第1導電性電極と第2導電性電極との間に配置されている、センサー素子と、
センサー素子と電気的に導通する動作回路と、を備え、
センサー素子が電源に接続されている場合、動作回路はセンサー素子の静電容量を測定する、センサー装置を提供する。
モノマー、5,5’,6,6’−テトラヒドロキシ−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビスインダン及びテトラフルオロテレフタロニトリルから、BuddらによりAdvanced Material,2004,Vol.16,No.5,pp.456〜459に報告されている手順に概ね従ってPIM材料を調製した。
Alconox Liqui−Nox清浄液で30〜60分間浸漬してからスライドの両面を毛ブラシで磨き、温水道水ですすいでから、脱イオン水(DI水)で最終的にすすぐことにより洗浄したPGOガラススライドの上でセンサー素子を調製した。スライドは、表面への粉塵の堆積を防止するために風乾で遮蔽された。Entegris(Chaska,Minnesota)から入手した7.6cm(3インチ)のウエファーキャリアに、乾燥した清潔なスライドを保管した。
底部電極は、SABEマスクを用いて実施例1で説明したように調製し、実施例1で説明したようにPIMでスピンコーティングした。図4に示したマスクを用いて、PIMでコーティングした電極を金でスパッタコーティングしてから、実施例1のように図5に示したマスクを用いて、サンプルを蒸気コーティングした。次に、サンプルをさいの目状に切断して個々のセンサー素子にして、実施例1で説明したように電気的短絡及び基準静電容量を試験した。試験前は、実施例1のようにセンサー素子を保管した。作製したセンサー素子の説明を表5(下記)に報告する。
実施例1及び2並びに比較例D、E、及びFで調製及び試験を行ったものから選択したセンサー素子を150℃まで1時間加熱してから、実施例1に説明したようにMEK蒸気に対する反応を試験した。初期静電容量及び散逸係数を表9(下記)に報告する。
センサー素子を調製し、試験前は実施例1に説明したように保管した。センサー素子の説明は、表12に報告する。サンプルをさいの目状に切断して個々のセンサー素子にした後で、Protekマルチメーターを用いて、短絡の試験と基準静電容量の測定を行った。実施例3及び4によるセンサー素子試料は、約1.5nFの基準静電容量を有した。実施例5及び比較例Gによるセンサー素子試料は、約1.7nFの基準静電容量を有し、比較例Gによる1個の試料は短絡した。実施例6〜8及び比較例Hによるセンサー素子試料は、短絡した実施例6及び8並びに比較例Hの一部の試料を除いて、約1.6nFの基準静電容量を有した。
実施例1で説明したようにセンサー素子を調製し、試験前に保管した。ただし、図5に示すマスクを通して10.0nmのチタンを0.1nm/secの速度で熱蒸気コーティングしてから、100.0nmのニッケルを0.5nm/secの速度で熱蒸気コーティングして、上部接続電極を堆積させた。
実施例9〜12及び比較例I〜Jのセンサー素子も、実施例1で説明したようにMEK蒸気に対する反応を試験した。ただし、実施例13〜16及び比較例K〜Lの蒸気試験の結果がもたらされる前に、センサー素子を150℃で1時間それぞれ加熱した。
実施例1に説明した手順に従ってセンサー素子を調製した。ただし、金の代わりにパラジウム(6.0nm厚、0.1nm/secの速度で堆積)を用いて、上部電極を調製した。パラジウムの融点が高い(>1550℃)ため、抵抗加熱の代わりに電子ビーム加熱を用いたが、真空状態は同じだった。この実施例のPIM層の厚さは、600nmだった。
実施例1に説明した手順に従ってセンサー素子を調製した。ただし、金の代わりに白金(5.0nm及び7.0nm厚、0.1nm/secの速度で堆積)を用いて、上部電極を調製した。白金の蒸着特性(1768.3℃)のため、抵抗加熱の代わりに電子ビーム加熱を用いたが、真空状態は同じだった。5.0nmの上部白金電極の実施例(実施例19〜20)では、ポリマー厚は600nmであった。7.0nmの上部白金電極の実施例(実施例21〜22)では、ポリマー厚は605nmであった。
Claims (22)
- センサー素子であって、
電気的に結合された第1導電性部材を有する第1導電性電極と、
固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層と、
電気的に結合された第2導電性部材を有する第2導電性電極と、を備え、前記第2導電性電極が少なくとも1種類の貴金属を含み、前記第2導電性電極が、4〜10ナノメートルの厚さを有し、少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、前記吸収性誘電体層が、少なくとも部分的に前記第1導電性電極と前記第2導電性電極との間に配置されている、センサー素子。 - 前記第1導電性電極を支持する誘電体基板を更に備える、請求項1に記載のセンサー素子。
- 前記誘電体基板がポリマーフィルムを含む、請求項2に記載のセンサー素子。
- 前記少なくとも1種類の貴金属が、前記第2導電性電極の少なくとも99重量%を構成する、請求項1に記載のセンサー素子。
- 前記第2導電性電極が、金、パラジウム、白金、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のセンサー素子。
- 前記固有ミクロ孔質のポリマーが、剛性リンカーによって連結されるほぼ平面的な種からなる有機高分子を含み、前記剛性リンカーが、前記剛性リンカーの1つによって連結される2つの近接する平面的な種が非同一平面上の配向に維持されるように、ねじれ点を有する、請求項1に記載のセンサー素子。
- 前記第1導電性電極が少なくとも1種類の貴金属を含み、前記第1導電性電極が、4〜10ナノメートルの厚さを有し、少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性がある、請求項1に記載のセンサー素子。
- 前記第2導電性電極が、前記吸収性誘電体層の主表面と同一の広がりを持つ、請求項1に記載のセンサー素子。
- 固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層を第1導電性電極の上に配置する工程と、
少なくとも1種類の貴金属を含む第2導電性電極を前記吸収性誘電体層の上に熱蒸着によって配置する工程と、を含む方法であって、前記第2導電性電極が、前記熱蒸着の完了後に4〜10ナノメートルの厚さを有し、前記第2導電性電極が少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、前記吸収性誘電体層が、少なくとも部分的に前記第1導電性電極と前記第2導電性電極との間に配置されている、方法。 - 前記第1導電性電極が、誘電体基板の上に支持される、請求項9に記載の方法。
- 前記誘電体基板がポリマーフィルムを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記工程が順次的である、請求項9に記載の方法。
- 前記少なくとも1種類の貴金属が、前記第2導電性電極の少なくとも99重量%を構成する、請求項9に記載の方法。
- 前記第2導電性電極が、金、パラジウム、白金、又はこれらの組み合わせを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記固有ミクロ孔質のポリマーが、剛性リンカーによって連結されるほぼ平面的な種からなる有機高分子を含み、前記剛性リンカーが、前記剛性リンカーによって連結される2つの近接する平面的な種が非同一平面上の配向に維持されるように、ねじれ点を有する、請求項9に記載の方法。
- 前記第1導電性電極が少なくとも1種類の貴金属を含み、前記第1導電性電極が、4〜10ナノメートルの厚さを有し、少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性がある、請求項9に記載の方法。
- 前記第2導電性電極が、前記吸収性誘電体層の主表面と同一の広がりを持つ、請求項9に記載の方法。
- 100〜250℃の範囲の温度で少なくとも前記第2電極を加熱する工程を更に含む、請求項9に記載の方法。
- センサー装置であって、
入口開口部を有するセンサーチャンバと、
静電容量を有し、前記センサーチャンバ内に配置され、前記入口開口部と流体連通するセンサー素子であって、
電気的に結合された第1導電性部材を有する第1導電性電極と、
固有ミクロ孔質のポリマーを含む吸収性誘電体層と、
電気的に結合された第2導電性部材を有する第2導電性電極と、を備え、前記第2導電性電極が少なくとも1種類の貴金属を含み、前記第2導電性電極が、4〜10ナノメートルの厚さを有し、少なくとも1種類の有機蒸気に対して透過性があり、前記吸収性誘電体層が、少なくとも部分的に前記第1導電性電極と前記第2導電性電極との間に配置されている、センサー素子と、
前記センサー素子と電気的に導通する動作回路と、を備え、
前記センサー素子が電源に接続されている場合、前記動作回路が前記センサー素子の前記静電容量を測定する、センサー装置。 - 前記センサーチャンバが、前記入口開口部と流体連通する出口開口部を更に備える、請求項19に記載のセンサー装置。
- 前記動作回路と通信的に結合されたディスプレイ装置を更に備える、請求項19に記載のセンサー装置。
- 前記第2導電性電極が、金、パラジウム、白金、又はこれらの組み合わせを含む、請求項19に記載のセンサー装置。
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