JPH04107263A - Thin film of stabilized zirconia solid electrolyte and its production - Google Patents

Thin film of stabilized zirconia solid electrolyte and its production

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JPH04107263A
JPH04107263A JP2227168A JP22716890A JPH04107263A JP H04107263 A JPH04107263 A JP H04107263A JP 2227168 A JP2227168 A JP 2227168A JP 22716890 A JP22716890 A JP 22716890A JP H04107263 A JPH04107263 A JP H04107263A
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JP
Japan
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thin film
stabilized zirconia
solid electrolyte
zirconia solid
substrate
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JP2227168A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Hiraide
平出 雅一
Yoshihiko Watanabe
嘉彦 渡邊
Yoshio Ide
由夫 井出
Kazuo Hara
原 和雄
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Optical Coatings Japan
Original Assignee
Optical Coatings Japan
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To produce a thin film of stabilized zirconia solid electrolyte having free and precise shape by forming a thin film of stabilized zirconia solid electrolyte on a separation layer capable of removal by etching and then separating the above thin film from a substrate by means of etching. CONSTITUTION:A thin film of aluminum, etc., is formed as a separation layer on a glass substrate by a vacuum deposition method. Because the aluminum layer has superior spreadability, it has superior characteristics that not stress is accumulated in it at the time of forming the thin film of stabilized zirconia solid electrolyte and that the thin film of stabilized zirconia solid electrolyte is free from deformation after separation from the substrate. Subsequently, the thin film of stabilized zirconia solid electrolyte of the desired film thickness is formed on the above by an ion plating method, etc. The resulting laminated body is cut into the desired size, immersed into an etchant, and heated, by which the separation layer is dissolved and the thin electrolyte film is peeled from the substrate. After the substrate is taken out, the etchant is discharged and the remaining thin film is washed with alcohol and dried, by which the independent thin film of stabilized zirconia solid electrolyte can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、ガス検知素子(ガスセンサ)の固体電解質材
料として特に有用な安定化ジルコニア固体電解質の薄膜
および製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a stabilized zirconia solid electrolyte thin film particularly useful as a solid electrolyte material for gas sensing elements (gas sensors), and a method for producing the same.

[発明の技術的背景および従来技術] 固体電解質を利用したガス検知素子(ガスセンサ)は、
産業用燃焼装置の排気ガスの制御、石油化学、鉄鋼、冶
金など高温で酸素が関与する化学プロセス、冶金プロセ
スにおける酸素濃度制御、さらにはθ動車の排気ガスの
酸素濃度検知による空燃比制御などに利用され、近年、
ますます普及して来ている。また、さらに最近では、従
来の酸素ガス検知用センサのみならず湿度センサとして
も利用されている。
[Technical background of the invention and prior art] A gas detection element (gas sensor) using a solid electrolyte is
For controlling the exhaust gas of industrial combustion equipment, controlling the oxygen concentration in chemical processes involving oxygen at high temperatures such as petrochemicals, steel, and metallurgy, and controlling the air-fuel ratio by detecting the oxygen concentration of the exhaust gas of θ vehicles. In recent years,
It is becoming more and more popular. Moreover, more recently, it has been used not only as a conventional oxygen gas detection sensor but also as a humidity sensor.

このようなガス検知素子に使用される固体電解質材料で
、現在、最もよく研究され、実用化されているものの一
つに安定化ジルコニアがある。
Among the solid electrolyte materials used in such gas sensing elements, stabilized zirconia is currently one of the most well-researched and practically used solid electrolyte materials.

安定化ジルコニアを用いた酸素センサ、湿度センサにつ
いては、たとえば、r新形セラミック酸素センサとその
応用1 (「電子材料J19B5年8月号、115〜1
20頁)、rジルコニア薄膜を用いたマイクロチップ酸
素センサ」(「センサ技術J1989年3月号、75〜
78頁)、及びr安定化ZrO2超微粉を用いた厚膜型
湿度センサJ(rセンサ技術J19B6年11月号、7
3〜79頁)などの刊行物に詳しい記載がある。
For oxygen sensors and humidity sensors using stabilized zirconia, see, for example, new ceramic oxygen sensors and their applications 1 ("Electronic Materials J19B5 August issue, 115-1
20 pages), ``Microchip oxygen sensor using zirconia thin film'' (``Sensor Technology J March 1989 issue, 75~
78 pages), and thick film humidity sensor J using r-stabilized ZrO2 ultrafine powder (r sensor technology J19B6 November issue, 7
Detailed descriptions can be found in publications such as (pp. 3-79).

ジルコニア(ZrOz)セラミックスは単独では110
0℃付近で単斜晶系−正方晶系間の転移があり、そのと
き数%の体積変化を伴なうため亀裂が生じる。そのため
、安定化剤として、MgO1CaO1Y203あるいは
CeOなどを添加し固溶体として、結晶構造を等軸晶系
とすることによフて、常温から高温まで安定したセラミ
ックにすることが知られている。このようなジルコニア
は安定化ジルコニアと呼ばれている。安定化ジルコニア
は、単に体積変化を伴なう亀裂が発生しないというだけ
ではない。安定化剤の添加により、ZrO7結晶内のZ
r’+の格子位置に安定化剤の陽イオン(Mg”令 C
a2◆ Y”  Ce3◆など)が置換固溶し、その結
果、正電荷が不足するので結晶全体の電気的中性を保つ
ため02−の位置に不足型荷分の空格子ができ、そのた
め結晶全体では酸素イオン伝導体となる。従って、安定
化ジルコニアの両側の酸素分圧あるいは水蒸気分圧の差
は、内部の酸素イオンの導電性の大きさを調べることに
よって検出することができる。
Zirconia (ZrOz) ceramics alone is 110
There is a transition between monoclinic system and tetragonal system at around 0°C, and at this time, a change in volume of several percent is accompanied by cracks. Therefore, it is known that by adding MgO1CaO1Y203 or CeO as a stabilizer to form a solid solution and making the crystal structure equiaxed, it is possible to make a ceramic that is stable from room temperature to high temperature. Such zirconia is called stabilized zirconia. Stabilized zirconia is not only free from cracks that cause volume changes. By adding stabilizers, Z in ZrO7 crystals
Stabilizing agent cation (Mg” C
a2◆ Y"Ce3◆ etc.) are substituted and dissolved, and as a result, there is a lack of positive charge, and in order to maintain the electrical neutrality of the entire crystal, a vacancy for the deficient charge is created at the 02- position, and as a result, the crystal As a whole, it becomes an oxygen ion conductor. Therefore, the difference in the oxygen partial pressure or water vapor partial pressure on both sides of the stabilized zirconia can be detected by examining the conductivity of the oxygen ions inside.

安定化ジルコニア固体電解質を用いるガス検出用のセラ
ミックセンサは、従来、焼結法により製造されている。
Ceramic sensors for gas detection using stabilized zirconia solid electrolytes have conventionally been manufactured by a sintering method.

すなわち、安定化ジルコニアの原料素材を成形したのち
、焼成して安定化ジルコニア厚膜(膜厚:約0.1〜2
.0mm)を製造し、次いで、この厚膜を白金などの電
極で挟みセンサとしている。この焼結法は、例えばZr
O2粉末及びY2O3粉末を一定の割合にて溶剤と提合
し、その混合材料を所望の形状、大きさ、厚さなどに成
形し、それを焼成する工程により一般に実施される。
That is, after forming the raw material of stabilized zirconia, it is fired to form a stabilized zirconia thick film (film thickness: approximately 0.1 to 2
.. This thick film is then sandwiched between electrodes such as platinum to form a sensor. This sintering method uses, for example, Zr
It is generally carried out by combining O2 powder and Y2O3 powder with a solvent at a certain ratio, forming the mixed material into a desired shape, size, thickness, etc., and firing it.

しかし、実際の焼結法の実施は、工程数が多く煩雑であ
るばかりでなく、広範な技術が必要とされる。また、焼
成される前の成形段階で固体電解質層の形状がある程度
固定されてしまうので、切断、研磨等の方法があるとは
いえ、焼成後の形状の修正を自由に行ないにくいとの問
題がある。特に、固体電解質膜を薄膜とするためには、
切断、研磨等の方法が利用できるが、その薄膜化には限
界があり、均一な薄膜としてはせいぜい100μm程度
のものが得られるのみである。一方、焼結法により製造
した安定化ジルコニア固体電解質は、密度があまり高く
なく、薄膜化を進めると、酸素などの気体透過性が高く
なり過ぎ、気体センサとしての特性が得られなくなると
の問題もある。
However, the actual implementation of the sintering method not only involves a large number of steps and is complicated, but also requires a wide range of techniques. In addition, the shape of the solid electrolyte layer is fixed to some extent during the forming stage before firing, so even though there are methods such as cutting and polishing, it is difficult to freely modify the shape after firing. be. In particular, in order to make the solid electrolyte membrane thin,
Although methods such as cutting and polishing can be used, there is a limit to how thin a film can be made, and a uniform thin film of about 100 μm can only be obtained at most. On the other hand, the stabilized zirconia solid electrolyte manufactured by the sintering method does not have a very high density, and if the film is made thinner, the permeability to gases such as oxygen becomes too high, making it impossible to obtain the characteristics as a gas sensor. There is also.

また、基板の表面に焼成用安定化ジルコニア固体電解質
原料の分散液を塗布して焼成する方法もあるが、この方
法では、均一な膜厚の薄膜ができにくく、また常に一方
の面に基板が付いており、その分離は実質的に不可能で
あるため、その使用に際して制限がある。
Another method is to apply a dispersion of stabilized zirconia solid electrolyte raw material for firing onto the surface of the substrate and then fire it, but with this method, it is difficult to produce a thin film with a uniform thickness, and the substrate is always left on one side. Since it is attached and its separation is virtually impossible, there are restrictions on its use.

近年、各種センサの小型化の要求が高いが、安定化ジル
コニア固体電解質センサ材料については、従来の焼結法
を利用する限り、その薄膜化が困難でありだ。また、両
側の表面が露出していて、その両面に自由に任意の材料
、形態の電極を設けることのできる安定化ジルコニア固
体電解質薄膜の製造も、従来法によっては実現しない。
In recent years, there has been a strong demand for miniaturization of various sensors, but it is difficult to reduce the thickness of stabilized zirconia solid electrolyte sensor materials using conventional sintering methods. Furthermore, it is not possible to manufacture a stabilized zirconia solid electrolyte thin film whose surfaces on both sides are exposed and on which electrodes of any material and form can be freely provided, using conventional methods.

[発明の目的] 本発明は、焼結法を用いず原材料から一挙に、任意の厚
みを持った安定化ジルコニア固体電解質の薄膜を形成す
ることができ、しかも得られる固体電解質薄膜が基板の
制約を受けることのないガス検知素子用材料として特に
有用な安定化ジルコニア薄膜、およびそのような安定化
ジルコニア薄膜の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
[Object of the invention] The present invention enables the formation of a stabilized zirconia solid electrolyte thin film with any thickness from raw materials in one step without using a sintering method, and the resulting solid electrolyte thin film does not have to be restricted by the substrate. It is an object of the present invention to provide a stabilized zirconia thin film that is particularly useful as a material for a gas sensing element that is free from oxidation, and a method for producing such a stabilized zirconia thin film.

[発明の要旨] 本発明は、a)基板上に工・、ツチング可能な分離層を
形成する工程、b)前記分離層上にイオンプレーティン
グ法により安定化ジルコニア固体電解質薄膜を形成する
工程、およびC)前記分離層をエツチングにより除去し
、前記基板から安定化ジルコニア固体電解質薄膜を分離
する工程からなることを特徴とする安定化ジルコニア固
体電解質薄膜の製造方法にある。
[Summary of the Invention] The present invention comprises: a) forming a processable separation layer on a substrate; b) forming a stabilized zirconia solid electrolyte thin film on the separation layer by an ion plating method; and C) a method for producing a stabilized zirconia solid electrolyte thin film, comprising the steps of removing the separation layer by etching and separating the stabilized zirconia solid electrolyte thin film from the substrate.

上記の方法を利用すれば、膜厚15μm以下の安定化ジ
ルコニア固体電解質薄膜を高い信頼性にて製造すること
ができる。
By using the above method, a stabilized zirconia solid electrolyte thin film having a thickness of 15 μm or less can be manufactured with high reliability.

本発明において、安定化ジルコニア固体電解質薄膜はエ
ツチングによって除去可能な分離層上に形成され、形成
後、基板からエツチングにより容易に分離されるため、
製造される安定化ジルコニア固体電解質薄膜の厚み、形
状は基板による制約を受けることがない。また、本発明
によれば従来の焼結法のような煩雑な工程を必要とせず
、しかも焼結法よりも、はるかに自由で精密な形状を有
する安定化ジルコニア固体電解質薄膜を作成することが
できる。
In the present invention, the stabilized zirconia solid electrolyte thin film is formed on a separation layer that can be removed by etching, and is easily separated from the substrate by etching after formation.
The thickness and shape of the stabilized zirconia solid electrolyte thin film produced are not limited by the substrate. Furthermore, according to the present invention, a stabilized zirconia solid electrolyte thin film that does not require complicated processes such as the conventional sintering method and has a much more free and precise shape than the sintering method can be created. can.

[発明の説明] 本発明は、a)基板に分離層を形成する工程、b)分離
層上にイオンプレーティング法により安定化ジルコニア
固体電解質薄膜を形成する工程、そして、C)前記分離
層をエツチングし、安定化ジルコニア固体電解質薄膜を
基板から分離する工程、からなっている。
[Description of the Invention] The present invention comprises a) a step of forming a separation layer on a substrate, b) a step of forming a stabilized zirconia solid electrolyte thin film on the separation layer by an ion plating method, and C) a step of forming the separation layer on the separation layer. The process consists of etching and separating the stabilized zirconia solid electrolyte thin film from the substrate.

まず、基板上にエツチング可能な分離層を形成する[工
程a)]。基板の例としては、ガラス、アルミナ、多孔
質ガラスなどの板が用いられる。
First, an etchable separation layer is formed on the substrate [step a)]. Examples of the substrate include plates of glass, alumina, porous glass, and the like.

また、エツチング可能な分離層としては、アルミニウム
金属層が用いられる。従って、上記工程a)は、例えば
、平らなガラス基板上に上記分離層としてアルミニウム
薄膜を通常の真空蒸着法によって形成することによって
行なわれる。
Furthermore, an aluminum metal layer is used as the etchable separation layer. Therefore, step a) is carried out, for example, by forming a thin aluminum film as the separation layer on a flat glass substrate by a conventional vacuum deposition method.

上記アルミニウム層は展延性に富むので、安定化ジルコ
ニア固体電解質薄膜形成時に、その中に応力が蓄積され
ることがなく、基板との分離後に安定化ジルコニア固体
電解質薄膜に変形がないという優れた特性を有する。
Since the aluminum layer is highly malleable, no stress is accumulated in it during the formation of the stabilized zirconia solid electrolyte thin film, and the stabilized zirconia solid electrolyte thin film does not deform after separation from the substrate. has.

次に、この上に所望の膜厚の安定化ジルコニア固体電解
質薄膜を形成する[工程b)]。
Next, a stabilized zirconia solid electrolyte thin film having a desired thickness is formed thereon [step b)].

この安定化ジルコニア固固体電解質膜は、イオンプレー
ティング法で行なうが、優れた特性を有する安定化ジル
コニア固体電解質薄膜を形成させるためには、公知のイ
オン衝撃装置(特開昭6137962号又は、特開昭6
1−233957号公報参照)を用いることが好ましい
This stabilized zirconia solid electrolyte membrane is formed by an ion plating method, but in order to form a stabilized zirconia solid electrolyte thin film with excellent properties, a known ion bombardment device (Japanese Unexamined Patent Publication No. 6137962 or Kaisho 6
1-233957) is preferably used.

第1図に、前記のイオン衝撃装置の一例(特開昭61−
37962号公報参照)を示す。真空槽中の回転基板保
持装置に保持された基板1には、補助電極3及びマツチ
ングボックス4を介して電源5から高周波電力が供給さ
れる。
Fig. 1 shows an example of the above-mentioned ion bombardment device
37962). High frequency power is supplied from a power source 5 via an auxiliary electrode 3 and a matching box 4 to a substrate 1 held by a rotating substrate holding device in a vacuum chamber.

この装置を用いる場合、たとえば、蒸発物質として酸化
イツトリウム安定化ジルコニア(以下、YSzと記す)
を使用し、それを蒸発源2から蒸発して基板上に堆積さ
せる。真空糟内に導入された02ガスは、高周波による
プラズマ中でイオン化され、プラズマに対して発生した
負バイアス電場によって上記イオンは加速され、基板1
表面に堆積しつつある薄膜表面に衝突する。このイオン
衝撃によって製作されたガスセンサ用薄膜の膜質は、従
来の真空蒸着法で製作された薄膜の膜質と比べて塊状物
質に近いような高い密度を持ち、ガスセンサ用薄膜を構
成する物質が緻密になるという特性を有する。
When using this device, for example, yttrium oxide stabilized zirconia (hereinafter referred to as YSz) is used as the evaporation material.
is used to evaporate it from the evaporation source 2 and deposit it on the substrate. The 02 gas introduced into the vacuum chamber is ionized in plasma by high frequency waves, and the ions are accelerated by a negative bias electric field generated for the plasma, and the ions are
It impinges on the surface of the thin film that is being deposited on the surface. The film quality of the gas sensor thin film produced by this ion bombardment has a high density, almost like a lumpy material, compared to the film quality of the thin film produced by the conventional vacuum evaporation method. It has the characteristic of becoming.

すなわち、イオン#撃装置は、上記公報に干渉フィルタ
ーなどに用いられるTiO2およびSiO2の多層膜を
形成する際に利用されることが開示されているが、本発
明者は、本発明においてもイオン衝撃装置を用いること
が好ましいことを見い出した。すなわち、本発明におい
ては、安定化ジルコニア固体電解質薄膜は、工程C)に
おいて基板からはがされるので、自己支持性でなければ
ならない。従って、この成膜においては、優れた自己支
持性を示すような高い密度を有する薄膜を容易に形成す
ることのできるイオン衝撃装置を用いることが好ましい
That is, the above-mentioned publication discloses that the ion bombardment device is used to form a multilayer film of TiO2 and SiO2 used in interference filters, etc. It has been found that it is preferable to use the device. That is, in the present invention, the stabilized zirconia solid electrolyte thin film must be self-supporting since it is peeled off from the substrate in step C). Therefore, in this film formation, it is preferable to use an ion bombardment device that can easily form a thin film with high density and excellent self-supporting properties.

次に、エツチングによって上記の分離層を除去し、得ら
れた安定化ジルコニア固体電解質薄膜を基板からはがす
[工程e)]。この工程C)釘先だりて、上記薄膜の形
成された基板を適当な大きさに切断することを行なって
もよい。
Next, the separation layer is removed by etching, and the obtained stabilized zirconia solid electrolyte thin film is peeled off from the substrate [step e)]. This step C) may also be carried out by cutting the substrate on which the thin film is formed into a suitable size using the tip of the nail.

次に、分離層としてアルミニウム薄膜を利用した場合を
例にとって、分離層のエツチング工程を説明する。
Next, the etching process of the separation layer will be explained using an example in which an aluminum thin film is used as the separation layer.

まず、上記のように製造した基板−分離層−電解質薄膜
の積層体を所望の大きさに切断し、通常のアルミニウム
エツチング液中に浸漬させ、加熱する。加熱を続けてい
るうちにアルミニウム分離層が溶解し、基板から電解質
薄膜が剥離する。基板を取り出したのち、エツチング液
を排出し、残った薄膜をアルコールにより縁り返し洗浄
し、次いで乾燥して、独立した安定化ジルコニア固体電
解質薄膜を得る。
First, the substrate-separation layer-electrolyte thin film laminate produced as described above is cut into a desired size, immersed in a common aluminum etching solution, and heated. As the heating continues, the aluminum separation layer dissolves and the electrolyte thin film peels off from the substrate. After removing the substrate, the etching solution is drained, and the remaining thin film is washed with alcohol, and then dried to obtain an independent stabilized zirconia solid electrolyte thin film.

このようにして製作された安定化ジルコニア固体電解質
薄膜は、従来の焼成安定化ジルコニア固体電解質厚膜の
研磨による方法では到達できない10μm以下(一般に
は、2〜10μm)の膜厚を得ることができ、また薄膜
のみによって構成され、基板を持たないという、多様な
形態の利用が可能な安定化ジルコニア固体電解質薄膜と
なる。
The stabilized zirconia solid electrolyte thin film produced in this way can obtain a film thickness of 10 μm or less (generally 2 to 10 μm), which cannot be achieved with the conventional method of polishing a fired stabilized zirconia solid electrolyte thick film. In addition, the stabilized zirconia solid electrolyte thin film is composed only of a thin film and does not have a substrate, and can be used in a variety of forms.

これをガスセンサ素子とするためには、電極膜を付設す
るが、その場合の電極M(例、白金膜)は、任意の膜厚
にて、たとえば、基板−分離層−電解質薄膜の積層体の
形成の過程において、固体電解質膜の両側に通常の真空
蒸着法を用いて積層させればよい。
In order to use this as a gas sensor element, an electrode film is attached. In that case, the electrode M (e.g., a platinum film) can be made of a laminate of a substrate, a separation layer, and an electrolyte thin film, with an arbitrary film thickness. In the process of formation, it may be laminated on both sides of the solid electrolyte membrane using a normal vacuum evaporation method.

例えば、ガラス基板上に、分離層(アルミニウム)、電
極層(白金)、固体電解質M(安定化ジルコニア)、電
極層(白金)の順で積層させればよい。また、電極層は
、形状に応じパターン蒸着が可能である。
For example, a separation layer (aluminum), an electrode layer (platinum), a solid electrolyte M (stabilized zirconia), and an electrode layer (platinum) may be laminated in this order on a glass substrate. Further, the electrode layer can be pattern-deposited depending on the shape.

[発明の作用効果] 本発明のイオンプレーティングにより製造した安定化ジ
ルコニア固体電解質薄膜は緻密な内部構造を有する薄膜
であり、これを例えば酸素ガス検知用センサや湿度セン
サに利用した場合には、センサの小型化、高感度化、信
頼性の向上などの優れた効果がある。
[Operations and Effects of the Invention] The stabilized zirconia solid electrolyte thin film produced by the ion plating of the present invention is a thin film having a dense internal structure, and when used for example in an oxygen gas detection sensor or a humidity sensor, It has excellent effects such as miniaturization of the sensor, higher sensitivity, and improved reliability.

また、本発明の安定化ジルコニア固体電解質薄膜の製造
法によれば、その両面に任意の部品、材料を任意の形態
にて付設することができ、安定化ジルコニア固体電解質
を利用する各種の機能部品とすることができる。
Furthermore, according to the method for producing a stabilized zirconia solid electrolyte thin film of the present invention, arbitrary parts and materials can be attached to both sides of the thin film in an arbitrary form, and various functional parts using the stabilized zirconia solid electrolyte can be attached. It can be done.

次に、本発明の実施例を示す。Next, examples of the present invention will be shown.

[実施例] 基板として予めアルミニウムが蒸着されたガラス基板を
用いた。またアルミニウム股上には、通常の真空蒸着法
を用いて、電極用白金膜を形成した。
[Example] A glass substrate on which aluminum had been vapor-deposited in advance was used as a substrate. Further, a platinum film for electrodes was formed on the aluminum crotch using a normal vacuum deposition method.

次に第1図に示したイオン衝撃装置を用い、上記の電極
用白金膜上に、膜厚的75μmの酸化イツトリウム安定
化ジルコニア(YSZ)薄膜を形成した。最後に、上記
薄膜上に、通常の真空蒸着法を用いて電極用白金膜を形
成したが、この際には両面の白金膜の絶縁を維持する為
に、多数開孔の付いた蒸着マスク使用した。
Next, using the ion bombardment apparatus shown in FIG. 1, a 75 μm thick yttrium oxide stabilized zirconia (YSZ) thin film was formed on the platinum film for electrodes. Finally, a platinum film for electrodes was formed on the above thin film using a normal vacuum evaporation method. At this time, a evaporation mask with many holes was used to maintain insulation between the platinum films on both sides. did.

第2図に、このようにして製作されたガスセンサ用薄膜
の断面図を示す。図中9はガラス基板、8はアルミニウ
ム膜、7はYSZ膜であり、6は白金膜(電極)を示す
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the thin film for gas sensor manufactured in this manner. In the figure, 9 is a glass substrate, 8 is an aluminum film, 7 is a YSZ film, and 6 is a platinum film (electrode).

次いでこのガスセンサ用薄膜を第3図に示すように、上
側に白金膜のない所で基板ごと切断し、エツチングによ
ってアルミニウム膜を除去し、基板から、酸化イツトリ
ウム安定化ジルコニア薄膜を分離した。
Next, as shown in FIG. 3, this gas sensor thin film was cut along with the substrate at a place where there was no platinum film on the upper side, the aluminum film was removed by etching, and the yttrium oxide stabilized zirconia thin film was separated from the substrate.

アルミニウム膜の除去はH3P O4: HN O3:
CH,、C00H:H20=16:1:2:1の組成を
もつアルミニウム・エツチング液によって80℃で行な
い、損傷のない酸化イツトリウム安定化ジルコニア薄膜
を得ることができた。
Removal of aluminum film H3P O4: HN O3:
The process was carried out at 80° C. using an aluminum etching solution with a composition of CH, .C00H:H20=16:1:2:1, and a damage-free yttrium oxide stabilized zirconia thin film could be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の安定化ジルコニア固体電解質用薄膜
の製造に好ましく使用されるイオン衝撃装置の一例の構
成概念図を示す。 第2図は、本発明の安定化ジルコニア固体電解質用薄膜
の製造過程における薄膜の構成を示す断面図である。 第3図は、本発明の安定化ジルコニア固体電解質用薄膜
の製造過程における薄膜の切断の一例を示す平面図であ
る。 1 : 基板 2 : 蒸発源 :補助電極 4:マツチングボックス :電源 6 : 白金膜 :安定化ジルコニア固体電解質用薄膜 8 ニ アルミニウム膜 ニガラス基板
FIG. 1 shows a conceptual diagram of the structure of an example of an ion bombardment apparatus preferably used for producing the stabilized zirconia solid electrolyte thin film of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the thin film for a stabilized zirconia solid electrolyte of the present invention in the manufacturing process. FIG. 3 is a plan view showing an example of cutting a thin film in the manufacturing process of the stabilized zirconia solid electrolyte thin film of the present invention. 1: Substrate 2: Evaporation source: Auxiliary electrode 4: Matching box: Power supply 6: Platinum film: Stabilized zirconia thin film for solid electrolyte 8 Nialuminum film Niglass substrate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.イオンプレーティング法により製造した膜厚15μ
m以下の安定化ジルコニア固体電解質薄膜。
1. Film thickness 15μ manufactured by ion plating method
Stabilized zirconia solid electrolyte thin film of less than m.
2.a)基板上にエッチング可能な分離層を形成する工
程、 b)前記分離層上にイオンプレーティング法により安定
化ジルコニア固体電解質薄膜を形成する工程、および c)前記分離層をエッチングにより除去し、前記基板か
ら安定化ジルコニア固体電解質薄膜を分離する工程、 からなることを特徴とする安定化ジルコニア固体電解質
薄膜の製造方法。
2. a) forming an etchable separation layer on the substrate; b) forming a stabilized zirconia solid electrolyte thin film on the separation layer by ion plating; and c) removing the separation layer by etching. A method for producing a stabilized zirconia solid electrolyte thin film, comprising the step of separating the stabilized zirconia solid electrolyte thin film from the substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009008192A (en) * 2007-06-28 2009-01-15 Nichias Corp Thermal insulation system

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