JP2020060519A - 歪センサ、およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
TiCxOy: 岩塩構造(立方晶系), as =0.4341nm
MgO: 岩塩構造(立方晶系), ab1=0.4211nm
NiO: 岩塩構造(立方晶系), ab2=0.4168nm
Mg2SnO4:スピネル構造(立方晶系),ab3=0.8600nm
Zn2SnO4:スピネル構造(立方晶系),ab4=0.8665nm
すなわち、バッファ層を構成するMgO、NiO、Mg2SnO4およびZn2SnO4は、感応層を構成するTiCxOyと同様、立方晶系に属する結晶構造を有している。また、MgO、NiO、Mg2SnO4およびZn2SnO4の格子定数ab1,ab2,ab3,ab4は、TiCxOyの格子定数asのN倍(ただし、N=1,2)との誤差が±5%以内である。具体的には、(ab1−as)/as×100=−3.0%、(ab2−as)/as×100=−4.0%、(ab3−2×as)/(2×as)×100=−0.9%、(ab4−2×as)/(2×as)×100=−0.2%である。したがって、MgO、NiO、Mg2SnO4およびZn2SnO4は、バッファ層としての条件を満たしている。なお、TiCxOyの組成比は、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)により測定した。
[歪センサ、およびその製造方法の構成]
図1に、本発明の第1実施形態に係る歪センサ1Aを示す。同図に示すように、歪センサ1Aは、石英からなる基板2と、Ti、CおよびOを含む材料(TiCxOy)からなる感応層4と、これらの間に位置するMgOからなるバッファ層3とを備えている。本実施形態では、バッファ層3の厚みは50nmまたは100nmである。また、本実施形態では、感応層4の厚みは100nmである。
続いて、第1実施形態に係る歪センサ1Aに対して行った各種性能評価試験の結果について説明する。
[歪センサ、およびその製造方法の構成]
図7に、本発明の第2実施形態に係る歪センサ1Bを示す。同図に示すように、歪センサ1Bは、石英からなる基板2と、(100)に配向したMgOからなるバッファ層3と、(100)に配向したTiCxOyからなる感応層4とに加え、感応層4の表面上に位置するSiCからなる保護層5をさらに備えている。本実施形態では、バッファ層3の厚みは50nmであり、感応層4の厚みは100nmである。また、本実施形態では、保護層5の厚みは30nmである。
続いて、第2実施形態に係る歪センサ1Bに対して行った高温安定性試験の結果について説明する。本試験では、大気が導入された測定室内に歪センサ1Bを配置した後、300K(室温)〜773K(500℃)の範囲での3往復の昇降温を行いながら感応層4の比抵抗を測定した。
以上、本発明に係る歪センサおよびその製造方法の第1および第2実施形態について説明してきたが、本発明の構成はこれらに限定されるものではない。
(1)立方晶系に属する結晶構造を有していること。
(2)TiCxOyの格子定数のN倍(ただし、N=1,2)に対する誤差が±5%以内である格子定数を有していること。
(3)TiCxOyに対して十分に高抵抗であること。
このような材料としては、例えば、岩塩構造を有するNiO(格子定数:0.4168nm)、スピネル構造を有するMg2SnO4(格子定数:0.8600nm)、およびスピネル構造を有するZn2SnO4(格子定数:0.8665nm)がある。
2 基板
3 バッファ層
4 感応層
5 保護層
Claims (10)
- 基板と該基板の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層とを備えた歪センサであって、
前記基板と前記感応層との間にバッファ層をさらに備え、
前記感応層は、Ti、CおよびOを含む材料からなり、
前記バッファ層は、前記感応層と同じ結晶構造を有し、
前記バッファ層の格子定数をab、前記感応層の格子定数をasとしたとき、abとasとの間にas×N×0.95≦ab≦as×N×1.05(ただし、N=1,2)の関係がある
ことを特徴とする歪センサ。 - 前記バッファ層は、MgO、NiO、Mg2SnO4およびZn2SnO4のうちの1つからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の歪センサ。 - 前記バッファ層の配向性が、前記感応層の配向性と同一である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の歪センサ。 - 前記感応層の表面上にSiC、またはSiCにOを添加してなる材料からなる保護層をさらに備える
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の歪センサ。 - 基板と該基板の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層とを備えた歪センサの製造方法であって、
前記基板の表面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層の表面上に、Ti、CおよびOを含む材料からなる感応層を形成する感応層形成工程と、
を含み、
前記バッファ層は、前記感応層と同じ結晶構造を有し、
前記バッファ層の格子定数をab、前記感応層の格子定数をasとしたとき、abとasとの間にas×N×0.95≦ab≦as×N×1.05(ただし、N=1,2)の関係がある
ことを特徴とする歪センサの製造方法。 - 前記バッファ層は、MgO、NiO、Mg2SnO4およびZn2SnO4のうちの1つからなる
ことを特徴とする請求項5に記載の歪センサの製造方法。 - 前記バッファ層形成工程において、前記感応層と同一の配向性を有するように前記バッファ層を形成する
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の歪センサの製造方法。 - 前記感応層形成工程の後に実行される、前記感応層の表面上にSiC、またはSiCにOを添加してなる材料からなる保護層を形成する保護層形成工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれか一項に記載の歪センサの製造方法。 - 前記バッファ層形成工程と前記感応層形成工程との間に実行される、前記バッファ層を予め定められたアニール温度でアニール処理するアニール工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項5〜請求項8のいずれか一項に記載の歪センサの製造方法。 - 前記アニール温度が、300℃以上である
ことを特徴とする請求項9に記載の歪センサの製造方法。
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2018
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