JP2919864B2 - Ｎｏ▲下２▼センサ及びその製造方法 - Google Patents
Ｎｏ▲下２▼センサ及びその製造方法Info
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- JP2919864B2 JP2919864B2 JP24321789A JP24321789A JP2919864B2 JP 2919864 B2 JP2919864 B2 JP 2919864B2 JP 24321789 A JP24321789 A JP 24321789A JP 24321789 A JP24321789 A JP 24321789A JP 2919864 B2 JP2919864 B2 JP 2919864B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は、鉛フタロシアニン錯体の電気抵抗値の変
化を用いたNO2センサと、その製造方法とに関する。
化を用いたNO2センサと、その製造方法とに関する。
［従来技術］ 有機半導体であるフタロシアニンにより微量のNO2を
検出することを、発明者は検討してきた。この場合の問
題は、室温での応答が極端に遅く、また応答が不可逆な
ため、センサを150℃以上に加熱して用いなければなら
ない点にある。150℃以上に加熱した場合でも、センサ
の応答は速くはなく、特にNO2との接触後の回復速度が
遅い。更に150℃以上に加熱した場合でも、センサ特性
にはドリフトが存在する。満足すべきNO2センサを得る
には、センサの室温駆動を可能にし、かつNO2への応答
速度を改善し、更にセンサ特性のドリフトを除去する必
要が有る。
検出することを、発明者は検討してきた。この場合の問
題は、室温での応答が極端に遅く、また応答が不可逆な
ため、センサを150℃以上に加熱して用いなければなら
ない点にある。150℃以上に加熱した場合でも、センサ
の応答は速くはなく、特にNO2との接触後の回復速度が
遅い。更に150℃以上に加熱した場合でも、センサ特性
にはドリフトが存在する。満足すべきNO2センサを得る
には、センサの室温駆動を可能にし、かつNO2への応答
速度を改善し、更にセンサ特性のドリフトを除去する必
要が有る。
［発明の課題］ この発明の課題は、以下の点に有る。
（１）NO2センサを室温でも作動するようにすること、 （２）センサのNO2への応答速度、即ちNO2との接触時の
応答速度とNO2を除いた後の応答速度とを、改善するこ
と、 （３）センサ特性のドリフトを除去すること、 （４）上記の課題（１）〜（３）を充たすNO2センサの
製造方法を得ること。
応答速度とNO2を除いた後の応答速度とを、改善するこ
と、 （３）センサ特性のドリフトを除去すること、 （４）上記の課題（１）〜（３）を充たすNO2センサの
製造方法を得ること。
［発明の構成］ この発明では、絶縁基板上に設けた平均結晶子径0.2
μｍ以下のPbフタロシアニン錯体の薄膜と、この薄膜に
接続した一対の電極とからNO2センサを構成する。
μｍ以下のPbフタロシアニン錯体の薄膜と、この薄膜に
接続した一対の電極とからNO2センサを構成する。
このようなセンサの製造には、例えば絶縁基板上に鉛
フタロシアニン錯体の薄膜を真空下で真空蒸着等により
形成し、次いで薄膜を酸素含有雰囲気中、例えば空気中
で熱処理して、薄膜中の不定形相を昇華させる共に、鉛
フタロシアニン錯体の平均結晶子径を0.2μｍ以下に変
化させるようにする。
フタロシアニン錯体の薄膜を真空下で真空蒸着等により
形成し、次いで薄膜を酸素含有雰囲気中、例えば空気中
で熱処理して、薄膜中の不定形相を昇華させる共に、鉛
フタロシアニン錯体の平均結晶子径を0.2μｍ以下に変
化させるようにする。
［発明の効果］ この発明では、 （１）室温でのNO2検出を可能にし、センサの応用範囲
を拡大する、 （２）NO2への応答速度を改善し、高速検出を可能にす
る、 （３）センサ特性のドリフトを防止する、 （４）このようなセンサの製造が可能になる、との効果
が得られる。
を拡大する、 （２）NO2への応答速度を改善し、高速検出を可能にす
る、 （３）センサ特性のドリフトを防止する、 （４）このようなセンサの製造が可能になる、との効果
が得られる。
［実施例］ センサの調製 Pbフタロシアニン錯体を調製し、真空蒸着によって薄
膜を形成した。基板にはガラスやアルミナやサファイア
を用い、蒸着源の鉛フタロシアニン錯体は石英るつぼに
収容し、るつぼ温度を450℃として蒸着した。蒸着の間
基板温度は50℃以下とした。得られたPbフタロシアニン
錯体の薄膜は、膜厚が1.8〜２μｍで無秩序相と平均結
晶子径が0.2μｍ以下の微細結晶が混在したものであっ
た。なお薄膜の形態はSEM（走査型電子顕微鏡）で観察
した。
膜を形成した。基板にはガラスやアルミナやサファイア
を用い、蒸着源の鉛フタロシアニン錯体は石英るつぼに
収容し、るつぼ温度を450℃として蒸着した。蒸着の間
基板温度は50℃以下とした。得られたPbフタロシアニン
錯体の薄膜は、膜厚が1.8〜２μｍで無秩序相と平均結
晶子径が0.2μｍ以下の微細結晶が混在したものであっ
た。なお薄膜の形態はSEM（走査型電子顕微鏡）で観察
した。
薄膜を、空気中で熱処理（以下この処理を前処理とい
う）した。前処理の前後での結合エネルギー等の変化
は、XPS（Ｘ線フォトンスペクトロメトリー）で観察し
た。前処理により薄膜中の無秩序相が失われると共に、
平均結晶子径も変化する。例えば300℃空気中１時間の
前処理により、薄膜の平均結晶子径は最大値（約５μ
ｍ）に達する。前処理時間を更に延ばすと平均結晶子径
は減少し、空気中300℃５時間の前処理では平均結晶子
径は約0.2μｍとなる。NO2センサとして最適の特性は、
空気中300℃５時間の前処理により得られた。
う）した。前処理の前後での結合エネルギー等の変化
は、XPS（Ｘ線フォトンスペクトロメトリー）で観察し
た。前処理により薄膜中の無秩序相が失われると共に、
平均結晶子径も変化する。例えば300℃空気中１時間の
前処理により、薄膜の平均結晶子径は最大値（約５μ
ｍ）に達する。前処理時間を更に延ばすと平均結晶子径
は減少し、空気中300℃５時間の前処理では平均結晶子
径は約0.2μｍとなる。NO2センサとして最適の特性は、
空気中300℃５時間の前処理により得られた。
なお前処理雰囲気は空気に代えて、純酸素等の酸素含
有雰囲気に代えても良く、処理温度を数十℃低下させる
変わりに時間を延長しても、あるいは逆に処理温度を上
げて時間を短縮しても同じである。
有雰囲気に代えても良く、処理温度を数十℃低下させる
変わりに時間を延長しても、あるいは逆に処理温度を上
げて時間を短縮しても同じである。
得られたNO2センサの構造を、第１図に示す。図にお
いて、１は基板、２は鉛フタロシアニン錯体の薄膜、3,
4は一対のPt電極、5,6はこれらに接続したPtワイヤであ
る。このセンサは、NO2との接触による抵抗値の減少か
ら、NO2を検出する。そこで電極3,4に直流電圧を加え、
抵抗値を測定する。
いて、１は基板、２は鉛フタロシアニン錯体の薄膜、3,
4は一対のPt電極、5,6はこれらに接続したPtワイヤであ
る。このセンサは、NO2との接触による抵抗値の減少か
ら、NO2を検出する。そこで電極3,4に直流電圧を加え、
抵抗値を測定する。
センサ特性 空気中において室温で直流２端子法で測定した、セン
サ特性を第２図〜第５図に示す。なお第２図，第３図の
縦軸は、リニアスケールでの任意目盛りである。また第
２図〜第４図において用いたNO2は10ppmである。
サ特性を第２図〜第５図に示す。なお第２図，第３図の
縦軸は、リニアスケールでの任意目盛りである。また第
２図〜第４図において用いたNO2は10ppmである。
第２図は空気中300℃での前処理による応答特性への
影響を示すものであり、用いた基板はガラスである。図
の抵抗値の減少はNO2との接触によるものであり、その
後の抵抗値の回復はNO2を雰囲気から除いたことによる
ものである（以下第３図も同じ）。曲線ａは未処理での
結果を、ｂは３時間の前処理での結果を、ｃは５時間の
前処理での結果を表す。前処理により、NO2への応答は
接触時の応答、NO2除去後の応答とも著しく速やかにな
る。
影響を示すものであり、用いた基板はガラスである。図
の抵抗値の減少はNO2との接触によるものであり、その
後の抵抗値の回復はNO2を雰囲気から除いたことによる
ものである（以下第３図も同じ）。曲線ａは未処理での
結果を、ｂは３時間の前処理での結果を、ｃは５時間の
前処理での結果を表す。前処理により、NO2への応答は
接触時の応答、NO2除去後の応答とも著しく速やかにな
る。
第３図は、アルミナ基板を用い、空気中300℃で前処
理した際の結果を示す。図の曲線ａは無処理での結果、
ｂは１時間の前処理、ｃは３時間の前処理、ｄは５時間
の前処理である。傾向は第２図の場合と同様であり、前
処理、特に５時間の前処理により応答速度が改善され
る。
理した際の結果を示す。図の曲線ａは無処理での結果、
ｂは１時間の前処理、ｃは３時間の前処理、ｄは５時間
の前処理である。傾向は第２図の場合と同様であり、前
処理、特に５時間の前処理により応答速度が改善され
る。
第４図は、10ppmのNO2との接触時間による回復応答速
度（NO2除去時の応答速度）の変化を示す。センサは、
空気中（曲線ａ）または窒素中（曲線ｂ）において、30
0℃で５時間前処理したものである。用いた基板は、ア
ルミナである。この結果は、窒素中の前処理と酸素中の
前処理との差を表している。
度（NO2除去時の応答速度）の変化を示す。センサは、
空気中（曲線ａ）または窒素中（曲線ｂ）において、30
0℃で５時間前処理したものである。用いた基板は、ア
ルミナである。この結果は、窒素中の前処理と酸素中の
前処理との差を表している。
第５図は、空気中300℃で５時間前処理したセンサに
ついて、NO2濃度と電気伝導度との関係を示す。基板は
アルミナである。
ついて、NO2濃度と電気伝導度との関係を示す。基板は
アルミナである。
参考のため、表１に前処理条件と抵抗値との関係を示
す。
す。
最後にドリフトについて検討すると、前処理を行わな
い場合、センサを150℃以上に加熱して用いることが必
要である。そしてこの温度では、鉛フタロシアニン錯体
の相転移、粒子形態の変化、錯体の昇華、更にはNO2に
よる酸化等により、センサ特性はドリフトする。これに
対して前処理を施したセンサでは、このようなドリフト
は僅かであった。これは、センサを室温で駆動し得るこ
とや、相転移や粒子形態の変化、昇華等のドリフト要因
を前処理で飽和させたこと、あるいは結晶子径が小さい
こと等によるものと考えられる。
い場合、センサを150℃以上に加熱して用いることが必
要である。そしてこの温度では、鉛フタロシアニン錯体
の相転移、粒子形態の変化、錯体の昇華、更にはNO2に
よる酸化等により、センサ特性はドリフトする。これに
対して前処理を施したセンサでは、このようなドリフト
は僅かであった。これは、センサを室温で駆動し得るこ
とや、相転移や粒子形態の変化、昇華等のドリフト要因
を前処理で飽和させたこと、あるいは結晶子径が小さい
こと等によるものと考えられる。
第１図は実施例のNO2センサの平面図、 第２図〜第５図は実施例のNO2センサの特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−243260（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−311259（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−148953（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 27/12
Claims (2)
- 【請求項１】絶縁基板上に設けた、平均結晶子径0.2μ
ｍ以下のPbフタロシアニン錯体の薄膜と、この薄膜に接
続した一対の電極とからなるNO2センサ。 - 【請求項２】絶縁基板上に鉛フタロシアニン錯体の薄膜
を真空下で形成する工程と、 この薄膜を酸素含有雰囲気中で熱処理して、薄膜中の不
定形相を昇華させると共に、鉛フタロシアニン錯体の平
均結晶子径を0.2μｍ以下に変化させる工程、 及びこの薄膜に一対の電極を接続する工程とからなる、
NO2センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24321789A JP2919864B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | Ｎｏ▲下２▼センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24321789A JP2919864B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | Ｎｏ▲下２▼センサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03103761A JPH03103761A (ja) | 1991-04-30 |
| JP2919864B2 true JP2919864B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=17100571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24321789A Expired - Lifetime JP2919864B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | Ｎｏ▲下２▼センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2919864B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960029785A (ko) * | 1995-01-24 | 1996-08-17 | 구자홍 | 가스센서 |
| KR101699592B1 (ko) * | 2014-12-29 | 2017-01-24 | 정진주 | 조립식 의자 및 이를 이용한 증강현실 시스템 |
-
1989
- 1989-09-18 JP JP24321789A patent/JP2919864B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03103761A (ja) | 1991-04-30 |
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