JPH05312752A - ガス種決定方法 - Google Patents
ガス種決定方法Info
- Publication number
- JPH05312752A JPH05312752A JP14001792A JP14001792A JPH05312752A JP H05312752 A JPH05312752 A JP H05312752A JP 14001792 A JP14001792 A JP 14001792A JP 14001792 A JP14001792 A JP 14001792A JP H05312752 A JPH05312752 A JP H05312752A
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- metal oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロヒーターを用いたガス検出装置を利
用して、ガス出力応答の特性から、一つのガス検出装置
で雰囲気中に存在する特定ガスのガス種を決定する方法
の提供。 【構成】 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、該張り出し部上に設けられた複数
の金属酸化物半導体層、電極リードおよびヒーターリー
ドを有するガス検知装置を用いて、雰囲気中に存在する
特定ガスについて各種ガスに対する応答出力の相違によ
りガス種を決定することを特徴とするガス種を決定する
方法。
用して、ガス出力応答の特性から、一つのガス検出装置
で雰囲気中に存在する特定ガスのガス種を決定する方法
の提供。 【構成】 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、該張り出し部上に設けられた複数
の金属酸化物半導体層、電極リードおよびヒーターリー
ドを有するガス検知装置を用いて、雰囲気中に存在する
特定ガスについて各種ガスに対する応答出力の相違によ
りガス種を決定することを特徴とするガス種を決定する
方法。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、雰囲気中に存在する特定ガスの
ガス種を決定するガス種決定方法に関する。
ガス種を決定するガス種決定方法に関する。
【０００２】
【従来技術】ガス検出装置には、金属酸化物を使用する
半導体検出方式のものと、触媒を使用する接触燃焼方式
のものとがあるが何れの場合にもヒーターを用いてガス
感応素子を加熱する必要があり、消費電力が大きく又、
応答性にも問題がある。そのため、微細加工によるマイ
クロヒーター（特公昭６２−２４３８号）を使用するガ
ス検出装置が提案されている。（特開昭６１−１９１９
５３号）マイクロヒーターの使用により、消費電力、応
答性は大幅に改善されたが、検知対象ガス以外のガスに
も感応し、そのガス種を決定することができないという
問題点があった。
半導体検出方式のものと、触媒を使用する接触燃焼方式
のものとがあるが何れの場合にもヒーターを用いてガス
感応素子を加熱する必要があり、消費電力が大きく又、
応答性にも問題がある。そのため、微細加工によるマイ
クロヒーター（特公昭６２−２４３８号）を使用するガ
ス検出装置が提案されている。（特開昭６１−１９１９
５３号）マイクロヒーターの使用により、消費電力、応
答性は大幅に改善されたが、検知対象ガス以外のガスに
も感応し、そのガス種を決定することができないという
問題点があった。
【０００３】
【目的】本発明は、マイクロヒーターを用いたガス検出
装置を利用して、ガス出力応答の特性から、一つのガス
検出装置で雰囲気中に存在するある特定ガスのガス種を
決定する方法を提供するものである。
装置を利用して、ガス出力応答の特性から、一つのガス
検出装置で雰囲気中に存在するある特定ガスのガス種を
決定する方法を提供するものである。
【０００４】
【構成】本発明は、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、該張り出し部上に設けら
れた複数の金属酸化物半導体層、電極リードおよびヒー
ターリードを有するガス検知装置を用いて雰囲気中に存
在する特定ガスについて各種ガスに対する応答出力の相
違によりガス種を識別することを特徴とするガス種を決
定する方法に関する。前記張り出し部は、図１、図５に
みられるような架橋構造のものでも、また、図３、図７
にみられるような片持ち梁構造のものでもよい。センサ
ーとして機能する金属酸化物半導体層は前記張り出し部
上に少なくとも２個以上設けられている。張り出し部を
複数にして、そこに１個づつの金属酸化物半導体層を設
けてもよいし、１つの張り出し部に複数の金属酸化物半
導体層を設けてもよい。また、これらの併用も何ら差障
りない。各金属酸化物半導体層は、同一の動作温度で使
用することもできるし、異った動作温度で使用すること
もできる。また、前記金属酸化物半導体層には、例え
ば、Ｐｄ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ａｇ等の貴金属触媒を担持させ
ることもできる。
縁性材料からなる張り出し部、該張り出し部上に設けら
れた複数の金属酸化物半導体層、電極リードおよびヒー
ターリードを有するガス検知装置を用いて雰囲気中に存
在する特定ガスについて各種ガスに対する応答出力の相
違によりガス種を識別することを特徴とするガス種を決
定する方法に関する。前記張り出し部は、図１、図５に
みられるような架橋構造のものでも、また、図３、図７
にみられるような片持ち梁構造のものでもよい。センサ
ーとして機能する金属酸化物半導体層は前記張り出し部
上に少なくとも２個以上設けられている。張り出し部を
複数にして、そこに１個づつの金属酸化物半導体層を設
けてもよいし、１つの張り出し部に複数の金属酸化物半
導体層を設けてもよい。また、これらの併用も何ら差障
りない。各金属酸化物半導体層は、同一の動作温度で使
用することもできるし、異った動作温度で使用すること
もできる。また、前記金属酸化物半導体層には、例え
ば、Ｐｄ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ａｇ等の貴金属触媒を担持させ
ることもできる。
【０００５】以下に本発明を添付の図面により更に詳細
に説明する。基板はアンダーカットエッチングが容易
で、高温でも変形しない材料、例えばＳｉ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ｃｒ等が使用され、好ましくはＳｉ（１０
０）面が用いられる。（１００）面を使用するのが好ま
しい理由は、アンダーカットエッチングする際に公知の
異方性エッチング液を使用することができるためであ
る。基板１の外形寸法は１〜４ｍｍ角程度で、その厚さ
は０．１〜１ｍｍが適当である。金属酸化物半導体層の
材料としては、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、バナジウム等の
酸化物があげられ、中でもスズの酸化物の使用が最も好
ましい。金属酸化物半導体層の形成方法については、蒸
着法、スパッタリング法など種々あるがどの方法であっ
ても良い。
に説明する。基板はアンダーカットエッチングが容易
で、高温でも変形しない材料、例えばＳｉ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ｃｒ等が使用され、好ましくはＳｉ（１０
０）面が用いられる。（１００）面を使用するのが好ま
しい理由は、アンダーカットエッチングする際に公知の
異方性エッチング液を使用することができるためであ
る。基板１の外形寸法は１〜４ｍｍ角程度で、その厚さ
は０．１〜１ｍｍが適当である。金属酸化物半導体層の
材料としては、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、バナジウム等の
酸化物があげられ、中でもスズの酸化物の使用が最も好
ましい。金属酸化物半導体層の形成方法については、蒸
着法、スパッタリング法など種々あるがどの方法であっ
ても良い。
【０００６】図１及び図２は本発明に用いるガス検出装
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、ほ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が、張り出し部の数は１
個以上であればいくつでも構わず、条件によって任意に
設定することができる。図３は、本発明で用いるガス検
出装置のうち片持ち梁構造が採用されたものの例であ
り、張り出し部の数は１個以上であればいくつでも構わ
ず、条件によって任意に設定することが出来る。図４は
図３（Ｂ）−（Ｂ′）線断面図である。基板１のアンダ
ーカットエッチングにより形成された二本の張り出し部
２，３上に各々ヒーターリード４，５と、金属酸化物半
導体層６，７と、この金属酸化物半導体層に接続した電
極リード８，９とが形成されている。また、図５，６
は、本発明で用いるガス検出装置の具体例の一つであっ
て、一つの架橋構造型張り出し部２上に２個の金属酸化
物半導体層６，７を設けたものであり、又図７，８のも
のは、本発明で用いるガス検出装置の他の一つの具体例
であって、一つの片持ち梁構造２上に２個の金属酸化物
半導体層６，７を設けたものである。
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、ほ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が、張り出し部の数は１
個以上であればいくつでも構わず、条件によって任意に
設定することができる。図３は、本発明で用いるガス検
出装置のうち片持ち梁構造が採用されたものの例であ
り、張り出し部の数は１個以上であればいくつでも構わ
ず、条件によって任意に設定することが出来る。図４は
図３（Ｂ）−（Ｂ′）線断面図である。基板１のアンダ
ーカットエッチングにより形成された二本の張り出し部
２，３上に各々ヒーターリード４，５と、金属酸化物半
導体層６，７と、この金属酸化物半導体層に接続した電
極リード８，９とが形成されている。また、図５，６
は、本発明で用いるガス検出装置の具体例の一つであっ
て、一つの架橋構造型張り出し部２上に２個の金属酸化
物半導体層６，７を設けたものであり、又図７，８のも
のは、本発明で用いるガス検出装置の他の一つの具体例
であって、一つの片持ち梁構造２上に２個の金属酸化物
半導体層６，７を設けたものである。
【０００７】
実施例１ 例えば、酸化スズ薄膜を蒸着法によって作成し、金属酸
化物半導体層として用いた場合の動作温度４５０℃、ガ
ス濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．のガス出力応答の結果を図
９に示す。ここでｔ0，ｔ1は、それぞれガス導入時、導
入１．５分後の時間を示している。この結果から各ガス
について次の表１のような結果が得られた。ここで△Ｖ
はガス導入時から１．５分経過時の電圧値変化量を示し
ている。△Ｖ、△Ｔは各単成分ガスに対する出力から求
めた値である。 （以下余白）
化物半導体層として用いた場合の動作温度４５０℃、ガ
ス濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．のガス出力応答の結果を図
９に示す。ここでｔ0，ｔ1は、それぞれガス導入時、導
入１．５分後の時間を示している。この結果から各ガス
について次の表１のような結果が得られた。ここで△Ｖ
はガス導入時から１．５分経過時の電圧値変化量を示し
ている。△Ｖ、△Ｔは各単成分ガスに対する出力から求
めた値である。 （以下余白）
【表１】 表１では、△Ｔ＝１．５分の時の△Ｖで比較している
が、△Ｔを微小時間にすることによって、より迅速なガ
ス種の決定が可能になる。また、このガス出力応答波形
を様々な信号処理を組み合わせて解析することによっ
て、より確実で幅広いガスの決定が可能になる。
が、△Ｔを微小時間にすることによって、より迅速なガ
ス種の決定が可能になる。また、このガス出力応答波形
を様々な信号処理を組み合わせて解析することによっ
て、より確実で幅広いガスの決定が可能になる。
【０００８】実施例２ 実施例１と同様に、酸化スズ薄膜を蒸着法によって作成
し、例えば図３の該酸化スズ薄膜層６，７を二つの張り
出し部２，３上に設け、それぞれを４００℃、４５０℃
で動作させる。動作温度４００℃のときの各種ガス５０
００ｐ．ｐ．ｍ．に対するガス出力応答を図１０に示
す。ここでｔ0′，ｔ1′は、それぞれガス導入時、導入
後１．５分後の時間を示している。この結果から各ガス
について表２のような結果が得られた。動作温度４５０
℃、ガス濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．についてのガス出力
応答特性を示した表１で、iso−Ｃ4Ｈ10とＣＨ4の（△
Ｖ／△Ｔ）はそれぞれ、８９，８４となりiso−Ｃ4Ｈ10
とＣＨ4の識別が困難である。一方、動作温度４００
℃、ガス濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．についてのガス出力
応答特性を示した表２から、動作温度４００℃において
iso−Ｃ4Ｈ10とＣＨ4の（△Ｖ／△Ｔ）は、７８，３１
となり、iso−Ｃ4Ｈ10とＣＨ4の識別が十分に可能にな
る。実施例２ではiso−Ｃ4Ｈ10とＣＨ4の識別について
述べたが、複数の張り出し部を設け、このように動作温
度を変えて動作させると、より正確で幅広いガス種の決
定が可能になる。図５、図７のように、１つの張り出し
部上に複数の金属酸化物半導体層を設けると、前記張り
出し部における温度分布を利用して１つの張り出し部だ
けで金属酸化物半導体層の温度を変えることができるの
で、上述と同様の効果を出すことができる。
し、例えば図３の該酸化スズ薄膜層６，７を二つの張り
出し部２，３上に設け、それぞれを４００℃、４５０℃
で動作させる。動作温度４００℃のときの各種ガス５０
００ｐ．ｐ．ｍ．に対するガス出力応答を図１０に示
す。ここでｔ0′，ｔ1′は、それぞれガス導入時、導入
後１．５分後の時間を示している。この結果から各ガス
について表２のような結果が得られた。動作温度４５０
℃、ガス濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．についてのガス出力
応答特性を示した表１で、iso−Ｃ4Ｈ10とＣＨ4の（△
Ｖ／△Ｔ）はそれぞれ、８９，８４となりiso−Ｃ4Ｈ10
とＣＨ4の識別が困難である。一方、動作温度４００
℃、ガス濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．についてのガス出力
応答特性を示した表２から、動作温度４００℃において
iso−Ｃ4Ｈ10とＣＨ4の（△Ｖ／△Ｔ）は、７８，３１
となり、iso−Ｃ4Ｈ10とＣＨ4の識別が十分に可能にな
る。実施例２ではiso−Ｃ4Ｈ10とＣＨ4の識別について
述べたが、複数の張り出し部を設け、このように動作温
度を変えて動作させると、より正確で幅広いガス種の決
定が可能になる。図５、図７のように、１つの張り出し
部上に複数の金属酸化物半導体層を設けると、前記張り
出し部における温度分布を利用して１つの張り出し部だ
けで金属酸化物半導体層の温度を変えることができるの
で、上述と同様の効果を出すことができる。
【表２】
【０００９】実施例３ スパッタリング法等により、例えばＰｄを触媒として担
持させた金属酸化物半導体層を例えば、図３の一つの張
り出し部２に形成させる。該Ｐｄを担持した金属酸化物
半導体層についてのガス出力応答の結果の一例を表３に
示した。表３からiso−Ｃ4Ｈ10，ＣＨ4についての（△
Ｖ／△Ｔ）はそれぞれ９３，３３となり、iso−Ｃ
4Ｈ10，ＣＨ4について動作温度を変えずに十分、識別で
きることが分かった。また、Ｐｄの他にＲｕ，Ｐｔ，Ａ
ｇ等も同様の効果がある。このことから本実施例と実施
例１、実施例２を組合せることにより、より幅広いガス
種に対してガス種を決定することが可能である。
持させた金属酸化物半導体層を例えば、図３の一つの張
り出し部２に形成させる。該Ｐｄを担持した金属酸化物
半導体層についてのガス出力応答の結果の一例を表３に
示した。表３からiso−Ｃ4Ｈ10，ＣＨ4についての（△
Ｖ／△Ｔ）はそれぞれ９３，３３となり、iso−Ｃ
4Ｈ10，ＣＨ4について動作温度を変えずに十分、識別で
きることが分かった。また、Ｐｄの他にＲｕ，Ｐｔ，Ａ
ｇ等も同様の効果がある。このことから本実施例と実施
例１、実施例２を組合せることにより、より幅広いガス
種に対してガス種を決定することが可能である。
【表３】
【００１０】
【効果】本発明ガスによれば、各種ガスに対するガス出
力応答の相違から一つのガス検出装置で雰囲気中に存在
する特定ガスのガス種を決定することが可能になる。
力応答の相違から一つのガス検出装置で雰囲気中に存在
する特定ガスのガス種を決定することが可能になる。
【図１】本発明で使用するガス検出装置の架橋構造を示
す平面図である。
す平面図である。
【図２】図１の（Ａ）−（Ａ′）線断面図である。
【図３】本発明で使用するガス検出装置のうち片持ち梁
構造を示す平面図である。
構造を示す平面図である。
【図４】図３の（Ｂ）−（Ｂ′）線断面図である。
【図５】本発明で使用するガス検出装置の架橋構造を示
す平面図である。
す平面図である。
【図６】図５の（Ｃ）−（Ｃ′）線断面図である。
【図７】本発明で使用するガス検出装置の片持ち梁構造
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図８】図７の（Ｄ）−（Ｄ′）線断面図である。
【図９】金属酸化物半導体層温度４５０℃におけるガス
濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．の各種ガスを導入した際の電
圧値変化曲線を示している。ここで、ｔ0（ｔ0′）はそ
れぞれガス導入時間、ガス導入後１．５分の時間を示
す。
濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．の各種ガスを導入した際の電
圧値変化曲線を示している。ここで、ｔ0（ｔ0′）はそ
れぞれガス導入時間、ガス導入後１．５分の時間を示
す。
【図１０】金属酸化物半導体層温度４００℃におけるガ
ス濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．の各種ガスを導入した際の
電圧値変化曲線を示している。ここで、ｔ1（ｔ1′）は
それぞれガス導入時間、ガス導入後１．５分の時間を示
す。
ス濃度５０００ｐ．ｐ．ｍ．の各種ガスを導入した際の
電圧値変化曲線を示している。ここで、ｔ1（ｔ1′）は
それぞれガス導入時間、ガス導入後１．５分の時間を示
す。
Ｏ 空洞 １ 基板 ２ 張り出し部 ３ 張り出し部 ４ ヒーターリード ５ ヒーターリード ６ 金属酸化物半導体層 ７ 金属酸化物半導体層 ８ 電極リード（検出用リード） ９ 電極リード（検出用リード） １０ 電気絶縁性膜
Claims (1)
- 【請求項１】 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、該張り出し部上に設けられた
複数の金属酸化物半導体層、電極リードおよびヒーター
リードを有するガス検知装置を用いて雰囲気中に存在す
る特定ガスについて各種ガスに対する応答出力の相違に
よりガス種を識別することを特徴とするガス種を決定す
る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14001792A JPH05312752A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ガス種決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14001792A JPH05312752A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ガス種決定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312752A true JPH05312752A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=15259003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14001792A Pending JPH05312752A (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | ガス種決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05312752A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108519409A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-09-11 | 合肥微纳传感技术有限公司 | 一种翘曲的单悬梁式气体传感器、制备方法及传感器阵列 |
| EP3608661A4 (en) * | 2018-05-11 | 2020-05-27 | Hefei Micro Nano Sensing Technology Co., Ltd. | GAS SENSOR WITH A CONSOLE, SENSOR ARRAY AND METHOD FOR PRODUCING A SENSOR |
-
1992
- 1992-05-01 JP JP14001792A patent/JPH05312752A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108519409A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-09-11 | 合肥微纳传感技术有限公司 | 一种翘曲的单悬梁式气体传感器、制备方法及传感器阵列 |
| EP3608661A4 (en) * | 2018-05-11 | 2020-05-27 | Hefei Micro Nano Sensing Technology Co., Ltd. | GAS SENSOR WITH A CONSOLE, SENSOR ARRAY AND METHOD FOR PRODUCING A SENSOR |
| JP2020522674A (ja) * | 2018-05-11 | 2020-07-30 | 合肥微納伝感技術有限公司Ｈｅｆｅｉ Ｍｉｃｒｏ Ｎａｎｏ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 片持ち梁型ガスセンサ、センサアレイ及びセンサの製造方法 |
| CN108519409B (zh) * | 2018-05-11 | 2024-05-07 | 微纳感知(合肥)技术有限公司 | 一种翘曲的单悬梁式气体传感器、制备方法及传感器阵列 |
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