JP3015857B2 - 極低温用温度測定装置 - Google Patents
極低温用温度測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は極低温域での温度を高精
度に測定するための温度測定装置で、特に極低温状態下
で稼働されるクライオスタット、核融合炉用超伝導電磁
石、ＭＨＤ発電、超伝導送電、超高速磁気浮上列車等の
極低温の計測に用いる。
度に測定するための温度測定装置で、特に極低温状態下
で稼働されるクライオスタット、核融合炉用超伝導電磁
石、ＭＨＤ発電、超伝導送電、超高速磁気浮上列車等の
極低温の計測に用いる。
【０００２】
【従来の技術】極低温あるいは低温領域における温度の
計測には、半導体や金属の抵抗値変化を利用した測温抵
抗体が用いられている。この測温抵抗体は、小型で使用
法が簡便な上、特にゲルマニウム温度計は温度検出感度
（以下、検出感度あるいは検出電圧ともいう）が大きい
という特徴を有しているが検出感度が測定温度に大きく
依存している。その上、「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎ Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔ
ｕｒｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ（ｂｙ ＧＵＹ Ｋ．ＷＨＩＴ
Ｅ）ＯＸＦＯＲＤ ＳＣＩＥＮＣＥ ＰＵＢＬＩＣＡＴ
ＩＯＮＳ，１９７９ Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ」に
より、図４に示すように抵抗値Ｒと温度Ｔとの関係式が
複雑であり、また個々の特性のバラツキが大きく実用
上、個々の較正を必要としており、したがって、高価格
になるという課題があった。
計測には、半導体や金属の抵抗値変化を利用した測温抵
抗体が用いられている。この測温抵抗体は、小型で使用
法が簡便な上、特にゲルマニウム温度計は温度検出感度
（以下、検出感度あるいは検出電圧ともいう）が大きい
という特徴を有しているが検出感度が測定温度に大きく
依存している。その上、「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎ Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔ
ｕｒｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ（ｂｙ ＧＵＹ Ｋ．ＷＨＩＴ
Ｅ）ＯＸＦＯＲＤ ＳＣＩＥＮＣＥ ＰＵＢＬＩＣＡＴ
ＩＯＮＳ，１９７９ Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ」に
より、図４に示すように抵抗値Ｒと温度Ｔとの関係式が
複雑であり、また個々の特性のバラツキが大きく実用
上、個々の較正を必要としており、したがって、高価格
になるという課題があった。
【０００３】以上に述べた課題は、高濃度ドーピングに
よるキャリアの縮退やホッピング伝導に起因するといわ
れており、温度検出感度の温度依存性の小さいものはま
だ開発されていない。シリコン半導体を用いた場合でも
同様である。一方、磁界の影響を受けないものとして
は、非晶質シリコンを用いたものや窒化ジルコニウム薄
膜を用いたものが提案されている（「極低温用温度計」
（特開昭６２−２６７６２９号公報）及び「極低温下で
磁場に感応しない温度計用測温抵抗体」（特開昭６３−
２２４２０１号公報））。しかし、いずれも検出感度が
低かったり、また、温度検出感度の温度依存性が大き
く、したがって測定温度範囲が狭く、なおかつ非直線性
を補正するための回路を必要としていた。この他、磁界
の影響を補正することにより実用に供している極低温用
測温抵抗体としてはカーボン測温抵抗体或はカーボング
ラス測温抵抗体があるが、いずれも複雑な較正を必要と
し、その特性改善が望まれていた。
よるキャリアの縮退やホッピング伝導に起因するといわ
れており、温度検出感度の温度依存性の小さいものはま
だ開発されていない。シリコン半導体を用いた場合でも
同様である。一方、磁界の影響を受けないものとして
は、非晶質シリコンを用いたものや窒化ジルコニウム薄
膜を用いたものが提案されている（「極低温用温度計」
（特開昭６２−２６７６２９号公報）及び「極低温下で
磁場に感応しない温度計用測温抵抗体」（特開昭６３−
２２４２０１号公報））。しかし、いずれも検出感度が
低かったり、また、温度検出感度の温度依存性が大き
く、したがって測定温度範囲が狭く、なおかつ非直線性
を補正するための回路を必要としていた。この他、磁界
の影響を補正することにより実用に供している極低温用
測温抵抗体としてはカーボン測温抵抗体或はカーボング
ラス測温抵抗体があるが、いずれも複雑な較正を必要と
し、その特性改善が望まれていた。
【０００４】以上の他に、高速応答性や高感度化をねら
いとしたゲルマニウム蒸着膜素子が提案されているが蒸
着時の条件等により特性のバラツキが大きいことと、磁
界での使用が可能か否かについて明らかにされていない
（「極低温領域測定用ゲルマニウム蒸着膜素子」（特開
昭５７−５３１０号公報））。次に、測温抵抗体を用い
て低温あるいは極低温を計測する上では、測温抵抗体の
みが低温あるいは極低温にさらされ、基準用抵抗体は室
温におかれる例が多い。このような場合には、配線上に
生じるノイズや配線の温度差に起因する熱起電力が生じ
易く、測定精度の劣化につながっていた。
いとしたゲルマニウム蒸着膜素子が提案されているが蒸
着時の条件等により特性のバラツキが大きいことと、磁
界での使用が可能か否かについて明らかにされていない
（「極低温領域測定用ゲルマニウム蒸着膜素子」（特開
昭５７−５３１０号公報））。次に、測温抵抗体を用い
て低温あるいは極低温を計測する上では、測温抵抗体の
みが低温あるいは極低温にさらされ、基準用抵抗体は室
温におかれる例が多い。このような場合には、配線上に
生じるノイズや配線の温度差に起因する熱起電力が生じ
易く、測定精度の劣化につながっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すように従来の極低温用抵抗温度計においてはいずれ
も温度Ｔと抵抗Ｒの関係において簡単な関係式が成り立
たないので、比較的多くの温度で較正を行う必要があっ
た。したがって、多くの温度での較正を必要としない温
度Ｔと抵抗Ｒの関係において簡単な関係式が成り立ち、
高精度に計測できる極低温用温度測定装置を実現するこ
とが本発明の課題である。
示すように従来の極低温用抵抗温度計においてはいずれ
も温度Ｔと抵抗Ｒの関係において簡単な関係式が成り立
たないので、比較的多くの温度で較正を行う必要があっ
た。したがって、多くの温度での較正を必要としない温
度Ｔと抵抗Ｒの関係において簡単な関係式が成り立ち、
高精度に計測できる極低温用温度測定装置を実現するこ
とが本発明の課題である。
【０００６】以上の他、高速応答性であること、小型化
・薄膜化が容易であること、及び測温抵抗体と基準抵抗
体を集積化できる極低温用温度測定装置であり，極低温
領域で使用できることをも兼ね備えた抵抗値変化型の極
低温用温度測定装置を実現することが本発明の課題であ
る。
・薄膜化が容易であること、及び測温抵抗体と基準抵抗
体を集積化できる極低温用温度測定装置であり，極低温
領域で使用できることをも兼ね備えた抵抗値変化型の極
低温用温度測定装置を実現することが本発明の課題であ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の点に鑑み、本発明
では同一出願人による「感温装置」（特開昭５８−１７
０００１号公報）及び「感温装置」( 特願平２−７５０
９４号) を基本とし、その後の研究によりプラズマＣＶ
Ｄ法や光ＣＶＤ法等を用いて絶縁性基板上に堆積したア
モルファスゲルマニウム薄膜の伝導特性が微結晶化度す
なわち、Ｘ線回折法あるいはレーザラマン分光法を用い
て計量したアモルファス中に含まれる微結晶相中の占有
率により異なる実験事実が得られたことに着目する。
では同一出願人による「感温装置」（特開昭５８−１７
０００１号公報）及び「感温装置」( 特願平２−７５０
９４号) を基本とし、その後の研究によりプラズマＣＶ
Ｄ法や光ＣＶＤ法等を用いて絶縁性基板上に堆積したア
モルファスゲルマニウム薄膜の伝導特性が微結晶化度す
なわち、Ｘ線回折法あるいはレーザラマン分光法を用い
て計量したアモルファス中に含まれる微結晶相中の占有
率により異なる実験事実が得られたことに着目する。
【０００８】すなわち、セラミック基板上にプラズマＣ
ＶＤ法を用いて堆積した、微結晶化ゲルマニウム薄膜か
らなる抵抗体の抵抗Ｒと温度Ｔの関係式が簡単に表され
るということが発明者により発見された現象を利用す
る。図３は、異なる微結晶化度を有するゲルマニウム薄
膜抵抗体の抵抗Ｒの温度（Ｔ）依存性を示す図で、微結
晶化度の大きさにより、その関係式が異なる実験結果が
得られた。すなわち、微結晶化度が２５％のアモルファ
スゲルマニウム薄膜抵抗体では、実線（ａ）に示すよう
に、１００Ｋ以下で急速に増大するが、微結晶化度が３
０％、８０％、８５％、９０％のアモルファスゲルマニ
ウム薄膜抵抗体では、各々実線（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）に示すように、温度（Ｔ）の低下ととも
に、ほぼ指数的に抵抗Ｒが増大する結果が得られた。ま
た、微結晶化度が９５％のアモルファスゲルマニウム薄
膜抵抗体では、実線（ｆ）に示すように、２０Ｋ以下で
は抵抗Ｒが減少する結果が得られた。したがって、この
実験結果より、温度範囲１．４Ｋ〜３００Ｋで、微結晶
化度が３０％から９０％までのアモルファスゲルマニウ
ム薄膜抵抗体の抵抗Ｒと温度Ｔの関係はほぼ式（１）で
与えられることが判明した。
ＶＤ法を用いて堆積した、微結晶化ゲルマニウム薄膜か
らなる抵抗体の抵抗Ｒと温度Ｔの関係式が簡単に表され
るということが発明者により発見された現象を利用す
る。図３は、異なる微結晶化度を有するゲルマニウム薄
膜抵抗体の抵抗Ｒの温度（Ｔ）依存性を示す図で、微結
晶化度の大きさにより、その関係式が異なる実験結果が
得られた。すなわち、微結晶化度が２５％のアモルファ
スゲルマニウム薄膜抵抗体では、実線（ａ）に示すよう
に、１００Ｋ以下で急速に増大するが、微結晶化度が３
０％、８０％、８５％、９０％のアモルファスゲルマニ
ウム薄膜抵抗体では、各々実線（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）に示すように、温度（Ｔ）の低下ととも
に、ほぼ指数的に抵抗Ｒが増大する結果が得られた。ま
た、微結晶化度が９５％のアモルファスゲルマニウム薄
膜抵抗体では、実線（ｆ）に示すように、２０Ｋ以下で
は抵抗Ｒが減少する結果が得られた。したがって、この
実験結果より、温度範囲１．４Ｋ〜３００Ｋで、微結晶
化度が３０％から９０％までのアモルファスゲルマニウ
ム薄膜抵抗体の抵抗Ｒと温度Ｔの関係はほぼ式（１）で
与えられることが判明した。
【０００９】 Ｒ＝Ａｅｘｐ（−ｂＴ） （１）
【００１０】ここで、Ａ、ｂは実験的に得られ、例えば
図３の実線（ｃ）ではｂ＝−０．００８８／Ｋで与えら
れる。このプラズマＣＶＤ法等を用いて堆積したアモル
ファスゲルマニウム薄膜を測温抵抗体の検出部に用いる
ことにより、検出感度が大きく、高速応答性を有し、小
型化・集積化ができる極低温用温度測定装置を実現す
る。
図３の実線（ｃ）ではｂ＝−０．００８８／Ｋで与えら
れる。このプラズマＣＶＤ法等を用いて堆積したアモル
ファスゲルマニウム薄膜を測温抵抗体の検出部に用いる
ことにより、検出感度が大きく、高速応答性を有し、小
型化・集積化ができる極低温用温度測定装置を実現す
る。
【００１１】
【作用】アモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体の抵抗Ｒ
と温度Ｔの関係は、式（１）に示すように簡単な関係式
で表すことができる。したがって、温度Ｔ１及び温度Ｔ
２でのそれぞれの抵抗値Ｒ１及びＲ２を測定し、それら
の値を式（１）に代入することにより、式（１）におけ
るＡ及びｂは一意的に決定される。したがって、この較
正された抵抗体の抵抗値Ｒを測定することにより測定す
べき温度Ｔは式（１）を用いて容易に求めることができ
る。また、ΔＲ／Ｒは常に一定なので、ΔＴ／Ｔも常に
一定となる。そのため、極低温でも検出感度が劣化せ
ず、したがって広範囲にわたって高精度で温度を測定で
きる。
と温度Ｔの関係は、式（１）に示すように簡単な関係式
で表すことができる。したがって、温度Ｔ１及び温度Ｔ
２でのそれぞれの抵抗値Ｒ１及びＲ２を測定し、それら
の値を式（１）に代入することにより、式（１）におけ
るＡ及びｂは一意的に決定される。したがって、この較
正された抵抗体の抵抗値Ｒを測定することにより測定す
べき温度Ｔは式（１）を用いて容易に求めることができ
る。また、ΔＲ／Ｒは常に一定なので、ΔＴ／Ｔも常に
一定となる。そのため、極低温でも検出感度が劣化せ
ず、したがって広範囲にわたって高精度で温度を測定で
きる。
【００１２】
【実施例】図１及び図２は本発明に係る極低温用温度測
定装置の一実施例の構成を示す図であり、図１にその平
面図を、図２に図１の線Ｘ−Ｙにおける断面図を示す。
図１及び図２において、１は絶縁性基板、２は微結晶化
半導体薄膜であるｎ形（ｐ形）アモルファスゲルマニウ
ム薄膜、３ａと３ｂは一対のオーミック電極（単に電極
ともいう）、４ａと４ｂは一対のリード線を示す。
定装置の一実施例の構成を示す図であり、図１にその平
面図を、図２に図１の線Ｘ−Ｙにおける断面図を示す。
図１及び図２において、１は絶縁性基板、２は微結晶化
半導体薄膜であるｎ形（ｐ形）アモルファスゲルマニウ
ム薄膜、３ａと３ｂは一対のオーミック電極（単に電極
ともいう）、４ａと４ｂは一対のリード線を示す。
【００１３】次に、本発明に係る極低温用温度測定装置
の製造方法について述べる。絶縁性基板１の材料として
は、耐熱性がある絶縁体や、同様の性質を有する導体板
あるいは半導体板の表面をＣＶＤ法による二酸化シリコ
ン（ＳｉＯ2）膜や窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜で覆
ったものが望ましく、例えばガラス板、アルミナ板、石
英板、溶融石英ガラス板、水晶板、ポリミィドフィル
ム、金属板や半導体の表面を絶縁薄膜（例えば、ＣＶＤ
法による二酸化シリコン薄膜や窒化シリコン薄膜）で覆
ったもの等が用いられる。特に、線膨脹率がアモルファ
スゲルマニウム薄膜に近いガラス板やアルミナ板が良
い。これらによる基板は、有機溶剤等で十分に洗浄した
後、清浄な雰囲気中で瞬時に乾燥させる。
の製造方法について述べる。絶縁性基板１の材料として
は、耐熱性がある絶縁体や、同様の性質を有する導体板
あるいは半導体板の表面をＣＶＤ法による二酸化シリコ
ン（ＳｉＯ2）膜や窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜で覆
ったものが望ましく、例えばガラス板、アルミナ板、石
英板、溶融石英ガラス板、水晶板、ポリミィドフィル
ム、金属板や半導体の表面を絶縁薄膜（例えば、ＣＶＤ
法による二酸化シリコン薄膜や窒化シリコン薄膜）で覆
ったもの等が用いられる。特に、線膨脹率がアモルファ
スゲルマニウム薄膜に近いガラス板やアルミナ板が良
い。これらによる基板は、有機溶剤等で十分に洗浄した
後、清浄な雰囲気中で瞬時に乾燥させる。
【００１４】次に、ゲルマン（ＧｅＨ4 ）、またはゲル
マン＋水素（Ｈ2 ）の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤ
法、または光ＣＶＤ法等を用いてアモルファスゲルマニ
ウム薄膜（アモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体ともい
う）２を堆積させる。この場合、アモルファスゲルマニ
ウム薄膜抵抗体の導電率が大きい程望ましく、通常σ＝
１Ｓ・ｃｍ-1以上のものが用いられる。
マン＋水素（Ｈ2 ）の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤ
法、または光ＣＶＤ法等を用いてアモルファスゲルマニ
ウム薄膜（アモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体ともい
う）２を堆積させる。この場合、アモルファスゲルマニ
ウム薄膜抵抗体の導電率が大きい程望ましく、通常σ＝
１Ｓ・ｃｍ-1以上のものが用いられる。
【００１５】プラズマＣＶＤ法を用いた堆積条件の一例
としては、放電圧力０．１〜１０Ｔｏｒｒ、放電電流１
〜１００ｍＡ／ｃｍ2 、放電電圧５００〜８００Ｖ、電
極間隔２〜３ｃｍ、基板温度２５０〜４５０℃、ゲルマ
ン／水素＝０．０１〜０．１、シボラン／ゲルマン＝１
０〜２５００ｐｐｍ、ホスフィン／ゲルマン＝１０〜２
５００ｐｐｍである。これらの条件で堆積したアモルフ
ァスゲルマニウム薄膜として、導電率σが２０Ｓ・ｃｍ
-1以上で最大１０００Ｓ・ｃｍ-1のものが容易に得られ
ている。
としては、放電圧力０．１〜１０Ｔｏｒｒ、放電電流１
〜１００ｍＡ／ｃｍ2 、放電電圧５００〜８００Ｖ、電
極間隔２〜３ｃｍ、基板温度２５０〜４５０℃、ゲルマ
ン／水素＝０．０１〜０．１、シボラン／ゲルマン＝１
０〜２５００ｐｐｍ、ホスフィン／ゲルマン＝１０〜２
５００ｐｐｍである。これらの条件で堆積したアモルフ
ァスゲルマニウム薄膜として、導電率σが２０Ｓ・ｃｍ
-1以上で最大１０００Ｓ・ｃｍ-1のものが容易に得られ
ている。
【００１６】アモルファスゲルマニウム薄膜の導電率を
高める方法としては、放電電流を大きくする方法あるい
はドーピングガスの割合を高くする方法等が一般的であ
る。微結晶化度の制御方法としては、同一発明者により
開示されている方法（「シリコン・ゲルマニウム混晶薄
膜導電体」（特開昭６２−４７１７７号公報））、つま
り微結晶化度が放電パワー密度の大きさ依存するため、
その関係に基づいて放電パワー密度を制御する手法を用
いた。その他、熱アニール法やレーザアニール法を用い
ても行うことができる。
高める方法としては、放電電流を大きくする方法あるい
はドーピングガスの割合を高くする方法等が一般的であ
る。微結晶化度の制御方法としては、同一発明者により
開示されている方法（「シリコン・ゲルマニウム混晶薄
膜導電体」（特開昭６２−４７１７７号公報））、つま
り微結晶化度が放電パワー密度の大きさ依存するため、
その関係に基づいて放電パワー密度を制御する手法を用
いた。その他、熱アニール法やレーザアニール法を用い
ても行うことができる。
【００１７】次に、真空蒸着法を用いて、電極用金属膜
（例えば、ＮｉＣｒ ５００オングストローム／Ａｕ
１０００オングストローム）を堆積させる。さらに、フ
ォトエッチング技術を用いて不要部を除去し、電極対３
ａ、３ｂ及びアモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体２を
形成する。このアモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体２
の形状としてはアモルファスゲルマニウム薄膜の導電
率、膜厚及び出力インピーダンスを考慮して決められる
が、アモルファスゲルマニウム薄膜の長さをＬ、幅をＷ
とすれば、通常Ｌ／Ｗ＝１／１０〜１０に設定される。
（例えば、ＮｉＣｒ ５００オングストローム／Ａｕ
１０００オングストローム）を堆積させる。さらに、フ
ォトエッチング技術を用いて不要部を除去し、電極対３
ａ、３ｂ及びアモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体２を
形成する。このアモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体２
の形状としてはアモルファスゲルマニウム薄膜の導電
率、膜厚及び出力インピーダンスを考慮して決められる
が、アモルファスゲルマニウム薄膜の長さをＬ、幅をＷ
とすれば、通常Ｌ／Ｗ＝１／１０〜１０に設定される。
【００１８】次に、絶縁性基板の表面に保護膜を堆積す
る。保護膜としてはＣＶＤ法による二酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜及びポリミイド樹脂等を用いる。フォト
エッチング技術を用いて、電極パット部の保護膜を除去
する。最後に、電極３ａ、３ｂに取り出し用リード線４
ａ、４ｂを取り付けて完成する。リード線としては、ビ
ームリード方式、またはＡｕ線やＡｕリボン線等をワイ
ヤボンデングすることによって構成される。
る。保護膜としてはＣＶＤ法による二酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜及びポリミイド樹脂等を用いる。フォト
エッチング技術を用いて、電極パット部の保護膜を除去
する。最後に、電極３ａ、３ｂに取り出し用リード線４
ａ、４ｂを取り付けて完成する。リード線としては、ビ
ームリード方式、またはＡｕ線やＡｕリボン線等をワイ
ヤボンデングすることによって構成される。
【００１９】以上に述べた製造方法では、半導体薄膜抵
抗体、及び電極対の形成にフォトエッチング技術を用い
たがメタルマスクを用いた方法でも形成できる。この場
合は、アモルファス半導体薄膜を堆積する時、あるいは
真空蒸着法を用いて電極金属薄を堆積する時に不要部を
メタルマスクでカバーする方法が用いられる。
抗体、及び電極対の形成にフォトエッチング技術を用い
たがメタルマスクを用いた方法でも形成できる。この場
合は、アモルファス半導体薄膜を堆積する時、あるいは
真空蒸着法を用いて電極金属薄を堆積する時に不要部を
メタルマスクでカバーする方法が用いられる。
【００２０】図３は上に述べた方法で作製した微結晶化
度の異なるアモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体の抵抗
Ｒの温度（Ｔ）依存性の一例を示す図で、微結晶化度が
３０％、８０％、８５％、９０％の各アモルファスゲル
マニウム薄膜抵抗体（実線（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）の抵抗Ｒと温度Ｔの関係は、ほぼ式（１）のよう
な簡単な関係式で与えることができる。ここで、Ａ、ｂ
は実験的に得られ、例えば実線（ｃ）ではｂ＝−０．０
０８８／Ｋで与えられる。したがって、温度Ｔ１及び温
度Ｔ２でのそれぞれの抵抗値Ｒ１及びＲ２を測定し、そ
れらの値を式（１）に代入することにより、式（１）に
おけるＡ及びｂは一意的に決定される。したがって、こ
の較正された抵抗体の抵抗値Ｒを測定することにより測
定すべき温度Ｔは式（１）を用いて高精度に容易に求め
ることができる。
度の異なるアモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体の抵抗
Ｒの温度（Ｔ）依存性の一例を示す図で、微結晶化度が
３０％、８０％、８５％、９０％の各アモルファスゲル
マニウム薄膜抵抗体（実線（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）の抵抗Ｒと温度Ｔの関係は、ほぼ式（１）のよう
な簡単な関係式で与えることができる。ここで、Ａ、ｂ
は実験的に得られ、例えば実線（ｃ）ではｂ＝−０．０
０８８／Ｋで与えられる。したがって、温度Ｔ１及び温
度Ｔ２でのそれぞれの抵抗値Ｒ１及びＲ２を測定し、そ
れらの値を式（１）に代入することにより、式（１）に
おけるＡ及びｂは一意的に決定される。したがって、こ
の較正された抵抗体の抵抗値Ｒを測定することにより測
定すべき温度Ｔは式（１）を用いて高精度に容易に求め
ることができる。
【００２１】以上に述べた本発明の極低温用温度測定装
置としては、１ｍｍ角以内の超小型のものが形成でき、
また絶縁性基板として熱伝導率の大きなアルミナ等を用
いて、応答速度１０ｍｓｅｃ以下のものを実現してい
る。また、数Ｔガウスの磁界内での抵抗率の変化は１％
以下であることを確認している。
置としては、１ｍｍ角以内の超小型のものが形成でき、
また絶縁性基板として熱伝導率の大きなアルミナ等を用
いて、応答速度１０ｍｓｅｃ以下のものを実現してい
る。また、数Ｔガウスの磁界内での抵抗率の変化は１％
以下であることを確認している。
【００２２】
【発明の効果】この発明では、極低温用温度測定装置を
構成する微結晶化半導体薄膜として、微結晶化度が３０
％〜９０％よりなり、抵抗値を対数に取ったとき負の電
気抵抗温度係数をもったアモルファスゲルマニウム薄膜
を用いたので、検出感度が大きくかつ該検出感度の温度
依存性が小さい、したがって、補正回路が不用または簡
便に構成できる。更に、以下に示す固有の効果を有する
極低温用温度測定装置を実現することができた。 （１）磁界の影響を受けにくい。 （２）形状が１ｍｍ角以下と小さいので小型化できる。
また、基板に熱伝導率のよいアルミナ基板を用いること
により応答速度１０ｍｓｅｃ以下の高速応答性を有す
る。 （３）検出温度範囲が１．４Ｋ〜３００Ｋと広い。 （４）半導体プロセスを用いることにより、再現性がよ
く、また大量生産が可能なので安価となる。
構成する微結晶化半導体薄膜として、微結晶化度が３０
％〜９０％よりなり、抵抗値を対数に取ったとき負の電
気抵抗温度係数をもったアモルファスゲルマニウム薄膜
を用いたので、検出感度が大きくかつ該検出感度の温度
依存性が小さい、したがって、補正回路が不用または簡
便に構成できる。更に、以下に示す固有の効果を有する
極低温用温度測定装置を実現することができた。 （１）磁界の影響を受けにくい。 （２）形状が１ｍｍ角以下と小さいので小型化できる。
また、基板に熱伝導率のよいアルミナ基板を用いること
により応答速度１０ｍｓｅｃ以下の高速応答性を有す
る。 （３）検出温度範囲が１．４Ｋ〜３００Ｋと広い。 （４）半導体プロセスを用いることにより、再現性がよ
く、また大量生産が可能なので安価となる。
【図１】本発明に係る極低温用温度測定装置の一実施例
を示す平面図。
を示す平面図。
【図２】図１の線Ｘ−Ｙにおける断面図を示す図。
【図３】アモルファスゲルマニウム薄膜抵抗体の抵抗と
温度との関係を示す図。
温度との関係を示す図。
【図４】従来の極低温用温度計の抵抗Ｒと温度Ｔとの関
係を示した図。
係を示した図。
１ 絶縁性基板。 ２ アモルファスゲルマニウム半導体薄膜。 ３ａ、３ｂ オ−ミック電極。 ４ａ、４ｂ リード線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良 広一 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院計量研究所内 (72)発明者 岡路 正博 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院計量研究所内 (72)発明者 加藤 英幸 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院計量研究所内 (56)参考文献 特開 平３−274708（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01K 7/22
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板（１）と、該絶縁性基板上に堆
積された微結晶化半導体薄膜（２）と、該微結晶化半導
体薄膜にそれぞれ接触し、所定の距離を隔てて設けた一
対のオーミック電極（３ａ、３ｂ）とを備えた極低温用
温度測定装置において、前記微結晶化半導体薄膜が微結
晶化度３０％〜９０％の微結晶相よりなり、かつ温度範
囲１．４Ｋ〜３００Ｋで抵抗値の対数が直線的な負の温
度依存性をもったアモルファスゲルマニウム半導体薄膜
であることを特徴とする極低温用温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3274774A JP3015857B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 極低温用温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3274774A JP3015857B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 極低温用温度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587642A JPH0587642A (ja) | 1993-04-06 |
| JP3015857B2 true JP3015857B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=17546386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3274774A Expired - Lifetime JP3015857B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 極低温用温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015857B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-26 JP JP3274774A patent/JP3015857B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0587642A (ja) | 1993-04-06 |
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|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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