JPH02134551A - ガス選択性を有するガス検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は雰囲気中にガスが存在することを検知するガス
検出装置に関し、詳しくは、ＬＰガスや都市ガスのガス
漏れ警報器として使用するに適したガス検出装置に関す
る。

〔従来技術〕

ガス検出装置は、その性質上、様々なガス（イソブタン
、プロパン、エタン、メタン、エタノール、プロピレン
、トルエン、キシレン、メタノール、水素、−酸化炭素
等）に感度を有する。従って、ある特定のガスを検出し
たい場合、他のガスによるノイズが大きな問題になる。

例えば、家庭用のガス検出装置（ガス漏れ警報器）にお
いては、都市ガスの場合には、メタンガスにのみ反応す
ることが望ましいが、ガス漏れ警報器の設置場所が多く
は天井に近いところにあるため水蒸気や各種蒸気、雑ガ
スの影響を受けやすい。雑ガスとして家庭内で最も発生
しやすいのはアルコールであるが、一般のガス検出装置
はアルコールに対しても高い感度を有する。そうしたこ
とから、通常はガス検出装置にガス選択性を持たせるた
めに、フィルターを付加したり動作温度を変えるなどし
ているが、コスト及び確実性において問題がある。

〔目　　的〕

本発明は従来のごときフィルターを付加したり動作温度
を変える等の面倒な手段を採ることなく、特定のガスの
漏れを検出しうるガスセンサを提供するものである 〔構　　成〕 本発明は基板、その基板上に空中に張り出して設けられ
た電気絶縁性材料からなる張り出し部、前記張り出し部
上に設けた検出領域にあって互いに所定距離離隔して設
けられた少なくとも一対の検出用リード、前記張り出し
部上に前記検出用リードにほぼ並置して設けられた少な
くとも１個のヒータリード、及び前記検出領域にあって
前記少なくとも一対の検出用リードの夫々に接触して設
けられたガス感応物質層を有しており、前記ガス感応物
質層がガスと接触反応することによりその抵抗値の変化
を測定してガス検出を行なう装置において、前記ヒータ
リード、検出用リード及びガス感応物質層を備えた張り
出し部が二個以上存在せしめ、かつそれらガス感応物質
層が互いに金属と酸素との組成比を異にした金属酸化物
半導体膜からなりガス選択性を有したものであることを
特徴としている。

ちなみに、本発明者らはガス検出装置を複数のマイクロ
ヒーター及びガス感応膜で形成するとともに、それら複
数のガス感応膜（金属酸化物半導体膜）における金属と
酸素との組成比を変えることによりガス感応に選択性が
もたらされることを確めた。本発明はこれに基すいてな
されたものである。

以下に、本発明を添付の図面に従がいながらさらに詳細
に説明するが、端的にいえば、本発明のガス検出装置は
互いに金属と酸素との組成比を異にした金属酸化物半導
体膜を少なくとも二つのガス感応物質層として採用し、
それぞれのガス感応物質層によって感知されるガスを検
知するようにしている。

第１図は本発明に係るガス検出装置のうち架橋構造が採
用されたものの例である。ここでは、はぼ正方形の形状
をした基板１上に電気絶縁性材料からなる二本の張り出
し部２，３が空中に浮いた格好の架橋構造として設けら
れている。

基板１にはアンダーカットエツチングが容易で高温でも
変形しない材料、例えばＳｉ、　ＡＱ、　Ｃｕ、　Ｎｉ
、　Ｃｒ等が使用され、好ましくは５Ｌ（１００）が用
いられる。（１００）面を使用する理由は、アンダーカ
ットエツチングする際に公知の異方性エツチング液を使
用するためである。基板１の外形寸法は１〜４＋ｍ＋角
程度で、その厚さは０．１〜１　ｖｎ　＜らいが適当で
ある。

この基板１のアンダーカットエツチングにより形成され
た二本の張り出し部２，３上には各々ヒーターリード４
，５と、ガス感応物質層である金属酸化物半導体膜６，
７と、その検出用リード８，９とが形成されている。ヒ
ーターリード４，５及び検出用リード８，９の材料とし
てはＰｔ、Ａｕなどが好ましい。

先に触れたとおり、金属酸化物半導体膜６゜７は同じ金
属酸化物であるがその金属と酸素との組成比を異にして
いる。ここでの金属としてはスズ、亜鉛、鉄、チタン、
インジウム、ニッケル、タングステン、カドミウムなど
があげられ、中でも、スズの使用が最も望ましい。

第２図は張り出し部２，３が片持ち梁構造となっている
こと以外は第１図のものと同様な構成が採られている。

金属酸化物半導体膜６，７の成膜方法としては、スパッ
タリング、真空蒸着法などいろいろ考えられるが、本発
明者らの一人である太田が先に提案した「薄膜蒸着装置
」　（特開昭５９−８９７６３号公報）を用いて行なう
のが有利である。

そこで今、この薄膜蒸着装置を用いてガス感応膜として
の酸化スズ膜の形成方法について述べれば次のとおりで
ある。酸化スズ膜を形成する場合には、蒸発物質として
Ｓｎ、　ＳｎＯ，５ｎＯｚのいずれかが蒸発物質とされ
る。

即ち、例えばＳｎを蒸発物質として選び、これを蒸発源
に保持し、真空槽内に真空度をあらかじめ１０”’Ｐａ
のオーダーにし、酸素ガスを真空槽内に導入し、その圧
力をたとえば０．Ｉ　Ｐａ程度に保つ。この状態におい
て、たとえば対電極をゼロ電位にし、グリッドに１００
Ｖの電位を印加し、フィラメントに４００Ｗの電力を与
える。希望する成膜速度に応じ、蒸発源に電力を印加す
ると蒸発したＳｎの一部がイオン化され、酸素と強く化
合し、酸化スズ膜が基板上に形成される。

この方法により形成した膜のメタン及びエチルアルコー
ルに対するガス感度と成膜速度との関係を第３図に示す
。ガス濃度は空気に対しそれぞれ３０００ｐｐｍ、１１
０００ｐｐであり、ガス感応膜の温度は４５０℃である
。図中、Ｒａはガス感応膜の空気中抵抗値、Ｒｇはガス
感応膜のガス中抵抗値である。第３図にみられるように
、ガス濃度の違いによってもＲａ／Ｒｇ値は同様な結果
をもたらす。

次に、メタンとエチルアルコールに対し選択性を持たす
方法について述べる。第１図及び第２図において、ガス
感応膜６の成膜速度を１０人／ｓｅｃで、ガス感応膜７
の成膜速度を２０人／ｓｅｃで形成する。１０人／ｓｅ
ｅで形成したガス感応膜６はメタンとエチルアルコール
の両方に感度を有するが、２０人／ｓｅｃで形成したガ
ス感応膜７はエチルアルコールにしか感度を有しない。

つまり、ガス感応膜６，７が共に抵抗値変化を生じた場
合はエチルアルコールが存在し、ガス感応膜６のみ抵抗
値変化を生じた場合はメタンのみが存在していることに
なる。

上記の例では、金属酸化物半導体膜６，７である酸化ス
ズ膜は互いにその成膜速度を異にしていることからスズ
と酸素との組成比は異なったものとなっている（成膜速
度の大きい方が相対的にスズの割合が多い）。

金属酸化物半導体膜６，７の成膜条件は、成膜速度のち
がいに限らず、例えば、ガス感応膜６での蒸発源として
Ｓｎを用い、ガス感応膜７での蒸発源としてＳｎＯ□な
どを用いるようにして、ガス感応膜６，７のそれぞれの
スズと酸素との組成比を変えるように工夫がとられても
かまわない。

また、第１図及び第２図では金属と酸素との組成比が異
なったガス感応膜−但し、ここで用いられる金属はその
金属と酸素との組成比が異なっていて同種の金属である
ーは二つであるが、そうしたガス感応膜を設けたセンサ
部が３以上あってもかまわないことはいうまでもない。

〔効　　果〕 本発明によれば、複数個のガス感応膜のそれぞれの金属
と酸素との組成比を変えるだけで簡単にガス選択性を有
するガス検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガス検出装置の一例で。 （イ）はその平面図、（ロ）は第１図（イ）のＸ−Ｘ′
線断面図である。 第２図は本発明に係るガス検出装置の他の一例で、（イ
）はその平面図、（ロ）は第２図（イ）のｘ−ｘ’線断
面図である。 第３図はガス感応膜のメタン及びエチルアルコールに対
するガス感度と成膜速度との関係を表わしたグラフであ
る。 １・・・基板　　　　　　　　　　２，３・・・張り出
し部４．５・・・ヒーターリード ６．７・・・金属酸化物半導体膜　　８，９・・・検出
リード１０・・・絶縁膜　　　　　　　　　０・・・空
洞特許出願人　　株式会社　リ　コ 帛 盟（ロ） 帛２図（０）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板、その基板上に空中に張り出して設けられた電
   気絶縁性材料からなる張り出し部、前記張り出し部上に
   設けた検出領域にあって互いに所定距離離隔して設けら
   れた少なくとも一対の検出用リード、前記張り出し部上
   に前記検出用リードにほぼ並置して設けられた少なくと
   も１個のヒーターリード、及び前記検出領域にあって前
   記少なくとも一対の検出用リードの夫々に接触して設け
   られたガス感応物質層を有しており、前記ガス感応物質
   層がガスと接触反応することによりその抵抗値の変化を
   測定してガス検出を行なう装置において、前記のヒータ
   ーリード、検出用リード及びガス感応物質層を備えた張
   り出し部が二個以上存在し、かつ、それらガス感応物質
   層は互いに金属と酸素との組成比を異にした金属酸化物
   半導体膜よりなることを特徴とするガス選択性を有する
   ガス検出装置。