JPH01189553A - ガスセンサー用酸化スズ半導体およびその製造方法 - Google Patents
ガスセンサー用酸化スズ半導体およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH01189553A JPH01189553A JP1261088A JP1261088A JPH01189553A JP H01189553 A JPH01189553 A JP H01189553A JP 1261088 A JP1261088 A JP 1261088A JP 1261088 A JP1261088 A JP 1261088A JP H01189553 A JPH01189553 A JP H01189553A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tin oxide
- gas
- sno2
- gas sensor
- oxide semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 38
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は各種還元性ガスを検知するガスセンサーに用い
る触媒を担持した酸化スズ半導体およびその製造方法に
関するものである。
る触媒を担持した酸化スズ半導体およびその製造方法に
関するものである。
(従来技術)
都市ガスやプロパンガス等の各種還元性ガス用センサー
の検知部としてSnO□焼結体が広く実用に供されてい
る。SnO□はn型の半導体で、Snug表面にPt、
Ir等の酸素活性化吸着触媒を担持させて、酸素を吸
着させてお(と、還元性ガスにより酸素が脱離して、電
気抵抗が低下する。この電気抵抗変化によりガス検知を
行うのが、SnO□半導体ガスセンサーである。このセ
ンサーの作動温度は200〜400℃でヒーターを必要
とする。現在実用化されているガスセンサーでは、電気
抵抗変化を取出すための電極とヒーター電極を兼用させ
た型と、これらを別々にした型がある。いずれにしても
、現用のものは、ヒーター電極のまわりをSnO□焼結
体で固め、その表面にPt、 Ir等の酸素活性化吸着
触媒を担持させるのが普通である。このような構造にお
いては、先ず、Snugを多孔状の焼結体とする工程に
加え、これに触媒を担持させる工程が必要であり、焼結
条件や触媒の担持方法を厳しく管理しなくてはならず、
又コイル状のヒーターを小型にすることに限界がある。
の検知部としてSnO□焼結体が広く実用に供されてい
る。SnO□はn型の半導体で、Snug表面にPt、
Ir等の酸素活性化吸着触媒を担持させて、酸素を吸
着させてお(と、還元性ガスにより酸素が脱離して、電
気抵抗が低下する。この電気抵抗変化によりガス検知を
行うのが、SnO□半導体ガスセンサーである。このセ
ンサーの作動温度は200〜400℃でヒーターを必要
とする。現在実用化されているガスセンサーでは、電気
抵抗変化を取出すための電極とヒーター電極を兼用させ
た型と、これらを別々にした型がある。いずれにしても
、現用のものは、ヒーター電極のまわりをSnO□焼結
体で固め、その表面にPt、 Ir等の酸素活性化吸着
触媒を担持させるのが普通である。このような構造にお
いては、先ず、Snugを多孔状の焼結体とする工程に
加え、これに触媒を担持させる工程が必要であり、焼結
条件や触媒の担持方法を厳しく管理しなくてはならず、
又コイル状のヒーターを小型にすることに限界がある。
(本発明が解決しようとする課題)
本発明は、以上述べた現状のSnO□焼結体センサーの
持つ不具合を解消させ、しかも、高感度の半導体ガスセ
ンサー用酸化スズ半導体及びその製造法の提供を目的と
し、この目的を達成するために本発明では酸化スズ半導
体膜の生成と触媒担持を同時に行なう手段を採用する。
持つ不具合を解消させ、しかも、高感度の半導体ガスセ
ンサー用酸化スズ半導体及びその製造法の提供を目的と
し、この目的を達成するために本発明では酸化スズ半導
体膜の生成と触媒担持を同時に行なう手段を採用する。
(課題を解決するための手段とその作用)本発明は、各
種の還元性ガス検知に用いられる半導体ガスセンサーの
素子を構成する酸化スズ半導体として、酸化スズ(Sn
ow−XI x≦1)とpt。
種の還元性ガス検知に用いられる半導体ガスセンサーの
素子を構成する酸化スズ半導体として、酸化スズ(Sn
ow−XI x≦1)とpt。
Pd、 Trのいずれか1種あるいは2種以上とをスパ
ッタリング法あるいは真空加勢蒸着法により同時蒸着さ
せて、触媒金属を酸化スズ中に微細に分散させて、高活
性な触媒作用を有する酸化スズ半導体を作製することを
特徴とするものである。以下その作製方法に従って発明
の詳細な説明する。スパッタリング法により作製する場
合は、酸化スズ焼結体ターゲット表面にPt、 Pd、
Irのいずれか1種あるいは2種以上の板状チップを
貼りつけて、複合ターゲットを構成し、計あるいはAr
、 0□の混合ガスを作動気体として、常用されている
高周波スパッタリング装置によりスパッタ膜を適当な基
板上に形成する。出来た膜は、スパッタ時の負荷電力を
、ターゲットの面積当りで1.3 W / ci以上と
すると、結晶質で金属(Pt、 Pd、 Ir)と酸化
スズ相の二相組織となり、それ以下では、X線回折で見
る限り、へロバターンを示す非晶質状態の薄膜となる。
ッタリング法あるいは真空加勢蒸着法により同時蒸着さ
せて、触媒金属を酸化スズ中に微細に分散させて、高活
性な触媒作用を有する酸化スズ半導体を作製することを
特徴とするものである。以下その作製方法に従って発明
の詳細な説明する。スパッタリング法により作製する場
合は、酸化スズ焼結体ターゲット表面にPt、 Pd、
Irのいずれか1種あるいは2種以上の板状チップを
貼りつけて、複合ターゲットを構成し、計あるいはAr
、 0□の混合ガスを作動気体として、常用されている
高周波スパッタリング装置によりスパッタ膜を適当な基
板上に形成する。出来た膜は、スパッタ時の負荷電力を
、ターゲットの面積当りで1.3 W / ci以上と
すると、結晶質で金属(Pt、 Pd、 Ir)と酸化
スズ相の二相組織となり、それ以下では、X線回折で見
る限り、へロバターンを示す非晶質状態の薄膜となる。
スパッタ時の作動ガ妥として、計単独の場合は非晶質状
態となり易(、Ar+0□の混合ガスの場合は結晶質に
なる傾向がある。しかし、非晶質状態のものでも、約4
00℃以上の大気中、熱処理により、触媒金属(Pt、
Pd、 Ir等)と酸化スズの二相複合組織となる。
態となり易(、Ar+0□の混合ガスの場合は結晶質に
なる傾向がある。しかし、非晶質状態のものでも、約4
00℃以上の大気中、熱処理により、触媒金属(Pt、
Pd、 Ir等)と酸化スズの二相複合組織となる。
このようにして、作製された触媒金属・酸化スズ二相組
織薄膜に電極を取付は電気抵抗を測定すると、電気抵抗
は酸化スズ単体の電気抵抗よりも、大きくなるが、十分
抵抗変化を計測し得る範囲である。尚、真空加熱蒸着法
により、酸化スズと前述した触媒金属とをベース板上に
同時蒸着させた場合でも、前述したスパッタリング法に
より得られた触媒金属・酸化スズ二相組織薄膜と同様の
薄膜が得られた。
織薄膜に電極を取付は電気抵抗を測定すると、電気抵抗
は酸化スズ単体の電気抵抗よりも、大きくなるが、十分
抵抗変化を計測し得る範囲である。尚、真空加熱蒸着法
により、酸化スズと前述した触媒金属とをベース板上に
同時蒸着させた場合でも、前述したスパッタリング法に
より得られた触媒金属・酸化スズ二相組織薄膜と同様の
薄膜が得られた。
次にこのようにして作製された、触媒金属・酸化スズニ
相組m薄膜に各種還元性ガスを接触させて電気抵抗変化
を計測すると実施例に示す如く、200℃以上の温度は
勿論、200℃以下でも各種ガスに対して抵抗変化を示
しており、従来の酸化スズ半導体センサーよりも低温作
動するセンサー素子となることを示している。分散合金
化するPd、 Pt、 irは、検知するガスの種類に
より、選択して用いればよい。例えばPdを入れると、
メタンガスに対して大きな抵抗変化を示すようになるの
で、メタンガスに対する感度がとくに必要である場合に
都合がよい。またPd、 Pt、 Irを併用すれば、
広い範囲のガスに対して感度を有するようになる。
相組m薄膜に各種還元性ガスを接触させて電気抵抗変化
を計測すると実施例に示す如く、200℃以上の温度は
勿論、200℃以下でも各種ガスに対して抵抗変化を示
しており、従来の酸化スズ半導体センサーよりも低温作
動するセンサー素子となることを示している。分散合金
化するPd、 Pt、 irは、検知するガスの種類に
より、選択して用いればよい。例えばPdを入れると、
メタンガスに対して大きな抵抗変化を示すようになるの
で、メタンガスに対する感度がとくに必要である場合に
都合がよい。またPd、 Pt、 Irを併用すれば、
広い範囲のガスに対して感度を有するようになる。
但し、これら金属の割合が多くなると(20%以上)作
製される膜の性質は金属的になり、各種のガスに対して
、抵抗変化を示さなくなり、ガスセンサー用素子として
用いることが出来なくなる。
製される膜の性質は金属的になり、各種のガスに対して
、抵抗変化を示さなくなり、ガスセンサー用素子として
用いることが出来なくなる。
(実施例)
(1) 5nOz焼結体ターゲット表面にptのチッ
プを貼りつけ、ターゲツト面でのSnO,とptの量を
変えて、スパッタリング法で薄膜を形成し、出来上った
膜中のpt量が約0.1%〜20%まで変えて試料を作
製し、その電気抵抗(室温)とガス感度(200℃で電
気抵抗が1/2以下となる場合)の有無を調べた。スパ
ッタリングの作動ガスとしては、Ar : 0□=5:
2の混合ガスを用い、ガス圧1. OX 10−2To
rrターゲツト負荷電力1、5 W / cIIlの条
件で1〜2μmの膜厚の試料を作製した。表1にその結
果を示す。
プを貼りつけ、ターゲツト面でのSnO,とptの量を
変えて、スパッタリング法で薄膜を形成し、出来上った
膜中のpt量が約0.1%〜20%まで変えて試料を作
製し、その電気抵抗(室温)とガス感度(200℃で電
気抵抗が1/2以下となる場合)の有無を調べた。スパ
ッタリングの作動ガスとしては、Ar : 0□=5:
2の混合ガスを用い、ガス圧1. OX 10−2To
rrターゲツト負荷電力1、5 W / cIIlの条
件で1〜2μmの膜厚の試料を作製した。表1にその結
果を示す。
(215no2中にPtを同時スパッタリングで約7%
分散させた薄膜を作り各温度でのガス感度を調べた結果
を第1図に示す。但し、試料の作製条件は、(11と同
様であり、被験ガスとしてH2を用いた。
分散させた薄膜を作り各温度でのガス感度を調べた結果
を第1図に示す。但し、試料の作製条件は、(11と同
様であり、被験ガスとしてH2を用いた。
表1
(効果)
以上述べたごとく、本発明による触媒金属・酸化スズ二
相組織薄膜は、従来の半導体センサーに比べて十分なガ
ス感度を有しており、触媒担持工程が不要であり、さら
に200℃以下でも各種還元性ガスに対して感度を有し
ており、薄膜であることから、小型化・集積化が可能で
あり、容易に小型高感度のガスセンサー素子を安価に製
造出来る特徴を有するものである。
相組織薄膜は、従来の半導体センサーに比べて十分なガ
ス感度を有しており、触媒担持工程が不要であり、さら
に200℃以下でも各種還元性ガスに対して感度を有し
ており、薄膜であることから、小型化・集積化が可能で
あり、容易に小型高感度のガスセンサー素子を安価に製
造出来る特徴を有するものである。
第1図はガス濃度と相対感度との関係を示すグラフ図で
ある。 代理人 弁理士 桑 原 英 明 第1図
ある。 代理人 弁理士 桑 原 英 明 第1図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、酸化スズ(SnO_2_−_x、x≦1)とPt、
Pd、Irのいずれか1種あるいは2種以上をスパッタ
リング法あるいは加熱蒸着法により、同時蒸着させて、
Pt、Pd、Irの1種あるいは2種以上とを酸化スズ
中に微細に分散させることを特徴とするガスセンサー用
酸化スズ半導体の製造方法。 2、酸化スズ中に分散させるPt、Pd、Irの1種あ
るいは2種以上の濃度の合計が重量濃度で0.1%〜2
0%であることを特徴とする請求項1記載の方法により
製造されたガスセンサー用酸化スズ半導体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1261088A JPH01189553A (ja) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | ガスセンサー用酸化スズ半導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1261088A JPH01189553A (ja) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | ガスセンサー用酸化スズ半導体およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01189553A true JPH01189553A (ja) | 1989-07-28 |
JPH0532697B2 JPH0532697B2 (ja) | 1993-05-17 |
Family
ID=11810133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1261088A Granted JPH01189553A (ja) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | ガスセンサー用酸化スズ半導体およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01189553A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07198646A (ja) * | 1993-12-04 | 1995-08-01 | Lg Electron Inc | 低消費電力型薄膜ガスセンサ及びその製造方法 |
US6311545B1 (en) | 1998-03-11 | 2001-11-06 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Anhydrous zinc antimonate semiconductor gas sensor and method for producing the same |
KR100477422B1 (ko) * | 2002-01-11 | 2005-03-23 | 동양물산기업 주식회사 | 암모니아 가스 검지용 반도체식 박막 가스 센서의 제조방법 및 센서 소자 |
WO2009130884A1 (ja) * | 2008-04-22 | 2009-10-29 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
JPWO2008081921A1 (ja) * | 2006-12-28 | 2010-04-30 | 株式会社ミクニ | 水素センサ及びその製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4889792A (ja) * | 1972-02-28 | 1973-11-22 | ||
JPS5774648A (en) * | 1980-08-28 | 1982-05-10 | Siemens Ag | Selective thin film gas sensor and manufacture thereof |
JPS607353A (ja) * | 1983-06-27 | 1985-01-16 | Toshiba Corp | 感ガス素子 |
-
1988
- 1988-01-25 JP JP1261088A patent/JPH01189553A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4889792A (ja) * | 1972-02-28 | 1973-11-22 | ||
JPS5774648A (en) * | 1980-08-28 | 1982-05-10 | Siemens Ag | Selective thin film gas sensor and manufacture thereof |
JPS607353A (ja) * | 1983-06-27 | 1985-01-16 | Toshiba Corp | 感ガス素子 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07198646A (ja) * | 1993-12-04 | 1995-08-01 | Lg Electron Inc | 低消費電力型薄膜ガスセンサ及びその製造方法 |
US6311545B1 (en) | 1998-03-11 | 2001-11-06 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Anhydrous zinc antimonate semiconductor gas sensor and method for producing the same |
KR100477422B1 (ko) * | 2002-01-11 | 2005-03-23 | 동양물산기업 주식회사 | 암모니아 가스 검지용 반도체식 박막 가스 센서의 제조방법 및 센서 소자 |
JPWO2008081921A1 (ja) * | 2006-12-28 | 2010-04-30 | 株式会社ミクニ | 水素センサ及びその製造方法 |
JP5184375B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2013-04-17 | 株式会社ミクニ | 水素センサ及びその製造方法 |
WO2009130884A1 (ja) * | 2008-04-22 | 2009-10-29 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
JP4921556B2 (ja) * | 2008-04-22 | 2012-04-25 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0532697B2 (ja) | 1993-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Min et al. | SnO2 thin film gas sensor fabricated by ion beam deposition | |
Abbasi et al. | Synthesis and gas sensing behavior of nanostructured V2O5 thin films prepared by spray pyrolysis | |
Steffes et al. | Enhancement of NO2 sensing properties of In2O3-based thin films using an Au or Ti surface modification | |
Traversa et al. | NO2 sensitive LaFeO3 thin films prepared by rf sputtering | |
Ogawa et al. | Electrical properties of tin oxide ultrafine particle films | |
Currie et al. | Micromachined thin film solid state electrochemical CO2, NO2 and SO2 gas sensors | |
JP2813578B2 (ja) | 水素センサ | |
Jung et al. | The characterization of a CuO/ZnO heterocontact-type gas sensor having selectivity for CO gas | |
US5668301A (en) | Method and apparatus for the detection of hydrogen using a metal alloy | |
Gautheron et al. | Undoped and Pd-doped SnO2 thin films for gas sensors | |
Kannan et al. | NOx sensitivity of In2O3 thin film layers with and without promoter layers at high temperatures | |
US4228128A (en) | Exhaust gas sensor having porous, metal-impregnated ceramic element | |
Ferroni et al. | Gas-sensing applications of W–Ti–O-based nanosized thin films prepared by rf reactive sputtering | |
JPS6351501B2 (ja) | ||
Min et al. | Undoped and 0.1 wt.% Ca-doped Pt-catalyzed SnO2 sensors for CH4 detection | |
Kilinc et al. | Platinum-Nickel alloy thin films for low concentration hydrogen sensor application | |
JPH01189553A (ja) | ガスセンサー用酸化スズ半導体およびその製造方法 | |
CN112255278B (zh) | 基于Ti3C2Tx/WO3复合纳米材料的室温氨气传感器及制备方法和应用 | |
JPS6170449A (ja) | ガス検知素子 | |
JP3845937B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP2922264B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP3026523B2 (ja) | ガスセンサ | |
Lee et al. | Thermally oxidized tin black films for gas sensing | |
JP4002969B2 (ja) | 可燃性ガスセンサ | |
JP3046387B2 (ja) | ガスセンサ |