JPH0257955A - 湿度センサー - Google Patents
湿度センサーInfo
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- JPH0257955A JPH0257955A JP20873088A JP20873088A JPH0257955A JP H0257955 A JPH0257955 A JP H0257955A JP 20873088 A JP20873088 A JP 20873088A JP 20873088 A JP20873088 A JP 20873088A JP H0257955 A JPH0257955 A JP H0257955A
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- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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
この発明は、大気中の湿度検知に使用される湿度センサ
ーに関するものである。
ーに関するものである。
従来の技術
従来、湿度検知の方法または装置としては、数的な乾湿
湿度計や毛髪湿度計のほかに、湿度を電気的に検知する
方法として、セラミック半導体湿度計に代表される、湿
度による物質の抵抗変化を利用した方法がある。
湿度計や毛髪湿度計のほかに、湿度を電気的に検知する
方法として、セラミック半導体湿度計に代表される、湿
度による物質の抵抗変化を利用した方法がある。
他方、近年、各種の電子的な機能性デバイスに、有機分
子薄膜を利用することが研究されている。
子薄膜を利用することが研究されている。
有機分子薄膜を用いた素子は、従来の半導体素子等に比
べて、微細化が可能であることや、製造条件の制御によ
って、目的とする機能を容易に実現できること等の点で
優れた特徴を持っている。
べて、微細化が可能であることや、製造条件の制御によ
って、目的とする機能を容易に実現できること等の点で
優れた特徴を持っている。
このような機能性を有する有機分子のひとつである鉛フ
タロシアニンは、鉛原子の原子半径が大きい為、平面構
造をとらず、鉛原子を頂点とするコーン状の形をしてい
る。そのため、電気的特性にも、極めて特徴的なものが
ある。すなわち、中心金属である鉛原子が重なって積層
した単斜晶系構造を有し、スイッチング現象を示すこと
が報告されている。
タロシアニンは、鉛原子の原子半径が大きい為、平面構
造をとらず、鉛原子を頂点とするコーン状の形をしてい
る。そのため、電気的特性にも、極めて特徴的なものが
ある。すなわち、中心金属である鉛原子が重なって積層
した単斜晶系構造を有し、スイッチング現象を示すこと
が報告されている。
発明が解決しようとする課題
物質の抵抗変化を湿度検知に利用するには、湿度の変化
によって、出来るだけ大きな抵抗変化を示す物質が望ま
しい。しかし、従来のセラミック半導体湿度計等に用い
られている抵抗変化物質は、必ずしも湿度による抵抗変
化が大きくなく、検知感度の点で一層の向上を望まれて
いた。
によって、出来るだけ大きな抵抗変化を示す物質が望ま
しい。しかし、従来のセラミック半導体湿度計等に用い
られている抵抗変化物質は、必ずしも湿度による抵抗変
化が大きくなく、検知感度の点で一層の向上を望まれて
いた。
そこで、この発明の課題は、検知感度に優れるとともに
製造の容易な湿度センサーを提供することにある。
製造の容易な湿度センサーを提供することにある。
課題を解決するための手段
発明者らは、前記した鉛フタロシアニン薄膜のスイッチ
ング特性が、雰囲気ガスの存在に大きく影響され、特に
雰囲気ガス中の湿度の影響が大きいことを見出し、これ
を湿度検知機能として利用することによって、この発明
を完成させたものである。
ング特性が、雰囲気ガスの存在に大きく影響され、特に
雰囲気ガス中の湿度の影響が大きいことを見出し、これ
を湿度検知機能として利用することによって、この発明
を完成させたものである。
すなわち、前記課題を解決する、この発明のうち、請求
項１記載の発明は、鉛フタロシアニン薄膜に一対の電極
が設けられており、前記電極間で正負方向に電界を掃引
したときに誘起される。高抵抗状態と低抵抗状態との間
のスイッチング動作時におけるスイッチング特性の変化
によって空気中の湿度を検出するようにしている。
項１記載の発明は、鉛フタロシアニン薄膜に一対の電極
が設けられており、前記電極間で正負方向に電界を掃引
したときに誘起される。高抵抗状態と低抵抗状態との間
のスイッチング動作時におけるスイッチング特性の変化
によって空気中の湿度を検出するようにしている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の実施に際
し、スイッチング特性の変化として、高抵抗状態と低抵
抗状態との抵抗比の変化をとらえるようにしている。
し、スイッチング特性の変化として、高抵抗状態と低抵
抗状態との抵抗比の変化をとらえるようにしている。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の
実施に際し、鉛フタロシアニン薄膜が、真空蒸着法によ
り、６〜３０λ／ｓｅｃの蒸着速度で作製されたものを
用いるようにしている。
実施に際し、鉛フタロシアニン薄膜が、真空蒸着法によ
り、６〜３０λ／ｓｅｃの蒸着速度で作製されたものを
用いるようにしている。
請求項４記載の発明は、請求項１から３までのいずれか
に記載の発明の実施に際し、電極を鉛フタロシアニン薄
膜の対向する両面に設けるようにしている。
に記載の発明の実施に際し、電極を鉛フタロシアニン薄
膜の対向する両面に設けるようにしている。
作用
請求項１記載の発明によれば、空気中の湿度によって、
鉛フタロシアニン薄膜のスイッチング特性が変化するの
で、この変化を電気的な出力として取り出すことによっ
て、湿度を検知することができる。
鉛フタロシアニン薄膜のスイッチング特性が変化するの
で、この変化を電気的な出力として取り出すことによっ
て、湿度を検知することができる。
請求項２記載の発明によれば、スイッチング特性の変化
である抵抗比の変化を電気的な出力として取り出すこと
によって、湿度を検知することができる。
である抵抗比の変化を電気的な出力として取り出すこと
によって、湿度を検知することができる。
請求項３記載の発明によれば、鉛フタロシアニン薄膜を
、真空蒸着法で、かつ蒸着速度６〜３０Å／ｓｅｃで作
製することによって、湿度検知に適したスイッチング特
性を発揮させることができる。
、真空蒸着法で、かつ蒸着速度６〜３０Å／ｓｅｃで作
製することによって、湿度検知に適したスイッチング特
性を発揮させることができる。
請求項４記載の発明によれば、鉛フタロシアニン薄膜の
対向する両面に電極を設けておくことによって、検知感
度を向上させることができる。
対向する両面に電極を設けておくことによって、検知感
度を向上させることができる。
実施例
この発明における鉛フタロシアニン薄膜は、無水フタロ
シアニンあるいはその誘導体の水素原子が鉛原子に置換
された、フタロシアニンおよび誘導体の鉛錯体が用いら
れる。
シアニンあるいはその誘導体の水素原子が鉛原子に置換
された、フタロシアニンおよび誘導体の鉛錯体が用いら
れる。
鉛フタロシアニン薄膜からなる湿度センサーを製造する
には、ガラス等の絶縁性基板上に、予め金等の金属を電
極として作製し、その上に真空蒸着法によって、鉛フタ
ロシアニン薄膜を形成する。
には、ガラス等の絶縁性基板上に、予め金等の金属を電
極として作製し、その上に真空蒸着法によって、鉛フタ
ロシアニン薄膜を形成する。
さらに、その上に対電極を設置することによって、温度
センサーが製造できる。但し、上記以外にも、通常の温
度センサー製造技術、あるいは有機分子薄膜の製造技術
等を適用することによって、この発明にかかる湿度セン
サーを製造することもできる。
センサーが製造できる。但し、上記以外にも、通常の温
度センサー製造技術、あるいは有機分子薄膜の製造技術
等を適用することによって、この発明にかかる湿度セン
サーを製造することもできる。
湿度センサーの感度向上を図るためには、鉛フタロシア
ニン薄膜が良好なスイッチング特性を有することが必要
である。フタロシアニン薄膜のスイッチング特性を良好
にするには、真空蒸着時の蒸着条件が重要であり、例え
ば、蒸着時の蒸着速度を６〜３０λ／ｓｅｃ程度にした
ときに、良好なスイッチング特性が得られる。
ニン薄膜が良好なスイッチング特性を有することが必要
である。フタロシアニン薄膜のスイッチング特性を良好
にするには、真空蒸着時の蒸着条件が重要であり、例え
ば、蒸着時の蒸着速度を６〜３０λ／ｓｅｃ程度にした
ときに、良好なスイッチング特性が得られる。
スイッチング動作時に、湿度の違いによって、電気的に
出力可能な何らかの変化が生じれば、その変化をとらえ
て湿度を検知できるので、この発明の湿度センサーとし
ては、スイッチング特性のどのような変化をとらえるも
のでもよいが、特に、スイッチング動作時の高抵抗状態
と低抵抗状態との抵抗比の変化をとらえるものが、検知
が容易で感度も良好になる。
出力可能な何らかの変化が生じれば、その変化をとらえ
て湿度を検知できるので、この発明の湿度センサーとし
ては、スイッチング特性のどのような変化をとらえるも
のでもよいが、特に、スイッチング動作時の高抵抗状態
と低抵抗状態との抵抗比の変化をとらえるものが、検知
が容易で感度も良好になる。
鉛フタロシアニン薄膜に電極を設置するには、鉛フタロ
シアニン薄膜の対向する両面に電極を設置するサンドイ
ッチ構造のものが、製造が容易で、湿度の検知性能等も
優れたものになるが、湿度センサーの用途等に応じて、
通常の半導体センサーや有機分子センサーに採用されて
いる構造に変更することもできる。
シアニン薄膜の対向する両面に電極を設置するサンドイ
ッチ構造のものが、製造が容易で、湿度の検知性能等も
優れたものになるが、湿度センサーの用途等に応じて、
通常の半導体センサーや有機分子センサーに採用されて
いる構造に変更することもできる。
つぎに、上記した、この発明の湿度センサーを実際に製
造した具体的実施例について説明する。
造した具体的実施例について説明する。
〈実施例１〉
ガラス基板上に１龍幅の金を電極として蒸着し、その上
に鉛フタロシアニン薄膜を蒸着形成した。
に鉛フタロシアニン薄膜を蒸着形成した。
鉛フタロシアニン薄膜の厚さは、５０００〜１ｏｏＯ０
＾とじた。この上に、対向電極として、金を蒸着して、
いわゆるサンドイッチ型素子を作製した。
＾とじた。この上に、対向電極として、金を蒸着して、
いわゆるサンドイッチ型素子を作製した。
鉛フタロシアニン薄膜の蒸着条件は、基板温度を室温と
して、蒸着速度１０ ’ｋ ／ ｓｅｃの条件で実施し
た。この蒸着条件は重要であり、発明者らは基板温度を
室温に保ち、蒸着速度を違えて鉛フタロシアニン薄膜を
作製することによって、蒸着速度が６λ／ｓｅｅ以上３
ｏλ／ｓｅｅ以下とした場合に、特に良好なスイッチン
グ特性を得られることが確認できている。
して、蒸着速度１０ ’ｋ ／ ｓｅｃの条件で実施し
た。この蒸着条件は重要であり、発明者らは基板温度を
室温に保ち、蒸着速度を違えて鉛フタロシアニン薄膜を
作製することによって、蒸着速度が６λ／ｓｅｅ以上３
ｏλ／ｓｅｅ以下とした場合に、特に良好なスイッチン
グ特性を得られることが確認できている。
第１図は、上記のようにして製造された湿度センサーの
Ｖ−Ｉ（電圧−電流）特性を、湿度６゜％の大気中で測
定した結果をグラフ表示している。
Ｖ−Ｉ（電圧−電流）特性を、湿度６゜％の大気中で測
定した結果をグラフ表示している。
グラフによれば、電極間に正方向に電界を印加していく
と、当初高抵抗状態にあったものが、電界強度約５Ｘ１
０Ｖ付近で非直線性が著しくなり、スイッチングを起こ
して低抵抗状態になる（０→Ａ−Ｂ−＋Ｏ→０）。つい
で、負方向に電界を印加していくと、再び元の高抵抗状
態にスイッチングする（０→Ｄ−＋Ｅ−、Ｆ−０ ）。
と、当初高抵抗状態にあったものが、電界強度約５Ｘ１
０Ｖ付近で非直線性が著しくなり、スイッチングを起こ
して低抵抗状態になる（０→Ａ−Ｂ−＋Ｏ→０）。つい
で、負方向に電界を印加していくと、再び元の高抵抗状
態にスイッチングする（０→Ｄ−＋Ｅ−、Ｆ−０ ）。
このときの、高低抗状態と低抵抗状態とにおける抵抗比
は、約１゜であった。
は、約１゜であった。
これに対し、第２図は、同じ湿度センサーを用い、大気
を窒素で置換した状態で、Ｖ−Ｉ特性を測定した結果を
示している。グラフから明らかなように、この場合には
、明確なスイッチング特性が表れていない。置換ガスを
、酸素、ヘリウムに変えても、同様の結果であった。し
かし、置換ガスを加湿空気に変えると、再び明確なスイ
ッチング特性を示した。
を窒素で置換した状態で、Ｖ−Ｉ特性を測定した結果を
示している。グラフから明らかなように、この場合には
、明確なスイッチング特性が表れていない。置換ガスを
、酸素、ヘリウムに変えても、同様の結果であった。し
かし、置換ガスを加湿空気に変えると、再び明確なスイ
ッチング特性を示した。
この結果から、鉛フタロシアニン薄膜のスイッチング特
性は、湿度に大きく依存することがわかり、この湿度に
よるスイッチング特性の変化をとらえることによって、
湿度センサーとしての機能を果たせることが実証された
。また、前記した湿度環境での、高抵抗状態と低抵抗状
態との抵抗比が約１０５あるのに対し、乾燥環境での明
確なスイッチング特性を示さない、すなわち抵抗比が１
であることから、この湿度による抵抗比の変化を電気的
出力として取り出せば、極めて高感度の湿度センサーと
して使用できることが確認できた。
性は、湿度に大きく依存することがわかり、この湿度に
よるスイッチング特性の変化をとらえることによって、
湿度センサーとしての機能を果たせることが実証された
。また、前記した湿度環境での、高抵抗状態と低抵抗状
態との抵抗比が約１０５あるのに対し、乾燥環境での明
確なスイッチング特性を示さない、すなわち抵抗比が１
であることから、この湿度による抵抗比の変化を電気的
出力として取り出せば、極めて高感度の湿度センサーと
して使用できることが確認できた。
発明の効果
以上に説明した、この発明のうち、請求項１記載の発明
は、湿度による鉛フタロシアニン薄膜のスイッチング特
性の変化という、従来の半導体センサー等とは全く異な
る原理を利用することによって、極めて簡単な構造で、
容易かつ確実に高精度で湿度を検知することが可能な湿
度センサーを提供することができる。
は、湿度による鉛フタロシアニン薄膜のスイッチング特
性の変化という、従来の半導体センサー等とは全く異な
る原理を利用することによって、極めて簡単な構造で、
容易かつ確実に高精度で湿度を検知することが可能な湿
度センサーを提供することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の上記効果
に加え、スイッチング動作時の抵抗比の変化をとらえる
ことによって、湿度の検知を、容易かつ高感度に電気的
出力として取り出すことができる。
に加え、スイッチング動作時の抵抗比の変化をとらえる
ことによって、湿度の検知を、容易かつ高感度に電気的
出力として取り出すことができる。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の
前記効果に加え、鉛フタロシアニン薄膜を、真空蒸着法
により、蒸着速度６〜３０λ／ｓｅｃで作製することに
よって、湿度検知性能の高い湿度センサーを構成するこ
とができる。
前記効果に加え、鉛フタロシアニン薄膜を、真空蒸着法
により、蒸着速度６〜３０λ／ｓｅｃで作製することに
よって、湿度検知性能の高い湿度センサーを構成するこ
とができる。
請求項４記載の発明は、請求項１から３までのいずれか
に記載の発明の前記効果に加え、鉛フタロシアニン薄膜
の対向する両面に電極が設けられていることによって、
湿度検知性能の高い湿度センサーを構成することができ
る。
に記載の発明の前記効果に加え、鉛フタロシアニン薄膜
の対向する両面に電極が設けられていることによって、
湿度検知性能の高い湿度センサーを構成することができ
る。
第１図はこの発明の実施例にかかる湿度センサーの湿度
環境でのＶ−、Ｉ特性を示すグラフ図、第２図は乾燥環
境でのＶ−Ｉ特性を示すグラフ図である。
環境でのＶ−、Ｉ特性を示すグラフ図、第２図は乾燥環
境でのＶ−Ｉ特性を示すグラフ図である。
Claims (4)
- （１）鉛フタロシアニン薄膜に一対の電極が設けられて
おり、前記電極間で正負方向に電界を掃引したときに誘
起される。高抵抗状態と低抵抗状態との間のスイッチン
グ動作時におけるスイッチング特性の変化によつて空気
中の湿度を検出する湿度センサー。 - （２）スイッチング特性の変化が、高抵抗状態と低抵抗
状態との抵抗比の変化である請求項１記載の湿度センサ
ー。 - （３）鉛フタロシアニン薄膜が、真空蒸着法により、５
〜３０Å／ｓｅｃの蒸着速度で作製されたものである請
求項１または２記載の湿度センサー。 - （４）電極が、鉛フタロシアニン薄膜の対向する両面に
設けられている請求項１から３までのいずれかに記載の
湿度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20873088A JPH0257955A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 湿度センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20873088A JPH0257955A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 湿度センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257955A true JPH0257955A (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=16561128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20873088A Pending JPH0257955A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 湿度センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0257955A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9976975B2 (en) | 2015-07-24 | 2018-05-22 | King Abdulaziz University | Method of making thin film humidity sensors |
-
1988
- 1988-08-23 JP JP20873088A patent/JPH0257955A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9976975B2 (en) | 2015-07-24 | 2018-05-22 | King Abdulaziz University | Method of making thin film humidity sensors |
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