JPH0642401B2 - Moisture-sensitive thin film and method for manufacturing the same - Google Patents

Moisture-sensitive thin film and method for manufacturing the same

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JPH0642401B2
JPH0642401B2 JP63155480A JP15548088A JPH0642401B2 JP H0642401 B2 JPH0642401 B2 JP H0642401B2 JP 63155480 A JP63155480 A JP 63155480A JP 15548088 A JP15548088 A JP 15548088A JP H0642401 B2 JPH0642401 B2 JP H0642401B2
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thin film
alkali metal
indium
moisture
indium oxide
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昌夫 横山
勉 七尾
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は湿度センサ用の感湿体薄膜およびその製造方法
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a humidity sensitive thin film for a humidity sensor and a method for manufacturing the same.

[従来の技術・発明が解決しようとする課題] これまで湿度センサ用感湿体として、毛髪などの吸湿に
よる膨張を利用したもの、多孔性セラミックス焼結体や
高分子系薄膜のように吸湿による交流インピーダンス
(以下、インピーダンスという)変化、容量変化を利用
したものなどが知られている。
[Problems to be solved by the prior art / invention] Hitherto, as a humidity sensor for a humidity sensor, one that utilizes expansion due to moisture absorption by hair or the like, or a porous ceramic sintered body or a polymer thin film Known are ones that utilize changes in AC impedance (hereinafter referred to as impedance) and changes in capacitance.

しかし、毛髪などの膨張を利用したものでは応答速度が
遅く、精度的にも信頼性が低いなどの問題がある。
However, there is a problem in that the response speed is slow and the reliability is low in accuracy in the case of utilizing expansion of hair or the like.

また、多孔性セラミックス焼結体では、セラミックスと
いう材料の特性から耐環境性には優れているものの、応
答速度が遅い、吸着水が化学吸着し、これにともなう素
子のインピーダンスの増加に起因する劣化がおこる、他
のセンサと組合わせた小型複合化あるいは多機能化が不
可能であるなどの問題がある。
In addition, although the porous ceramics sintered body has excellent environmental resistance due to the characteristics of the material called ceramics, it has a slow response speed and is chemically adsorbed by adsorbed water, resulting in deterioration caused by an increase in the impedance of the element. However, there is a problem in that it is impossible to make a small composite or to have multiple functions in combination with other sensors.

さらに、高分子系薄膜では応答速度は比較的早く、感度
の優れた感湿体も市販され始めているが、有機物である
ことの欠点である耐環境性がよくない、使用温度範囲が
狭いなどの問題がある。
In addition, the response speed of polymer thin films is relatively fast, and moisture sensitive materials with excellent sensitivity are beginning to be marketed, but the disadvantages of being an organic substance are that the environment resistance is not good and that the operating temperature range is narrow. There's a problem.

[課題を解決するための手段] このような実情に鑑み本発明者らは鋭意研究を重ねた結
果、アルカリ金属および(または)アルカリ土類金属を
含有した酸化インジウム薄膜が相対湿度の変化に対して
充分なインピーダンス変化を示し、高性能な湿度センサ
用感湿体薄膜となることを見出した。
[Means for Solving the Problems] In view of such circumstances, the inventors of the present invention have conducted diligent research, and as a result, have found that an indium oxide thin film containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal is resistant to changes in relative humidity. It has been found that the film shows a sufficient impedance change and becomes a high-performance humidity sensor thin film for humidity sensors.

すなわち、酸化インジウムにアルカリ金属および(また
は)アルカリ土類金属を含有させて薄膜を形成させる
と、該薄膜のインピーダンスが上昇して水分吸着による
インピーダンス変化が大きくなり、検出しやすくなり、
湿度センサとして用いたばあいの応答速度が従来の湿度
センサと比べて非常に速く、耐環境性にも優れたものと
なることを見出し、本発明を完成するに至った。
That is, when a thin film is formed by adding an alkali metal and / or an alkaline earth metal to indium oxide, the impedance of the thin film increases and the impedance change due to water adsorption becomes large, which facilitates detection.
The inventors have found that the response speed when used as a humidity sensor is much faster than that of a conventional humidity sensor, and that the humidity sensor is excellent in environmental resistance, and has completed the present invention.

本発明は、基板上に設けられたアルカリ金属および(ま
たは)アルカリ土類金属(以下、アルカリ金属等ともい
う)を含有する酸化インジウムよりなる感湿体薄膜なら
びにアルカリ金属化合物および(または)アルカリ土類
金属化合物(以下、アルカリ金属等化合物ともいう)と
インジウム化合物とを含む溶液を基板上に塗布し、乾燥
後、加熱処理して前記感湿体薄膜を製造する方法に関す
る。
The present invention provides a moisture sensitive thin film made of indium oxide containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal (hereinafter also referred to as an alkali metal) provided on a substrate, an alkali metal compound and / or an alkaline earth. The present invention relates to a method for producing the moisture sensitive thin film by applying a solution containing a metal compound (hereinafter also referred to as a compound such as an alkali metal) and an indium compound on a substrate, drying and then heat treating the solution.

[作用] 水分の吸着による感湿体薄膜のインピーダンス変化を利
用した感湿体は、吸着水分子の解離によるプロトンの生
成にともないプロトン量が変化し、プロトン量の変化に
ともない伝導性が変化するために、相対湿度変化に対応
して感湿体薄膜のインピーダンスが変化する。
[Function] In the humidity sensitive material utilizing the impedance change of the moisture sensitive material thin film due to the adsorption of water, the amount of protons changes with the generation of protons due to the dissociation of adsorbed water molecules, and the conductivity changes with the change of the proton amount. Therefore, the impedance of the moisture sensitive thin film changes in accordance with the change in relative humidity.

ところが、酸化インジウム薄膜を感湿体薄膜として用い
たばあい、酸化インジウム単体では抵抗率が低いため、
水分子の吸着によるインピーダンスの低下、すなわちプ
ロトン量の変化にともなう伝導性の変化が検出しにくく
なってしまう。
However, when an indium oxide thin film is used as the moisture sensitive thin film, the resistivity of indium oxide alone is low,
It becomes difficult to detect a decrease in impedance due to adsorption of water molecules, that is, a change in conductivity due to a change in the amount of protons.

それゆえ、酸化インジウム薄膜を感湿体薄膜として用い
るにはその電気抵抗率を増加させる必要があるが、これ
はアルカリ金属等を添加することにより実現される。
Therefore, in order to use the indium oxide thin film as the moisture sensitive thin film, it is necessary to increase its electric resistivity, which is realized by adding an alkali metal or the like.

本発明者らの実験結果によれば、アルカリ金属等を実際
に含有した酸化インジウム薄膜では、その抵抗率は急激
に上昇する。
According to the experimental results of the present inventors, the resistivity of an indium oxide thin film that actually contains an alkali metal or the like rapidly increases.

このアルカリ金属等を含有した酸化インジウム薄膜上に
水分子が吸着すると、水分子が部分的に剥離してプロト
ンが生じる。水分子の吸着量は相対湿度の変化に応じて
変化するため、プロトン濃度もそれに応じて変化し、相
対湿度の変化に応じた充分なインピーダンス変化が生じ
るためアルカリ金属等を含有した酸化インジウム薄膜は
感湿体として使用しうる。
When water molecules are adsorbed on the indium oxide thin film containing the alkali metal or the like, the water molecules are partially exfoliated to generate protons. Since the adsorption amount of water molecules changes according to the change in relative humidity, the proton concentration also changes accordingly, and a sufficient impedance change occurs according to the change in relative humidity. It can be used as a moisture sensitive material.

[実施例] 本発明の感湿体薄膜はアルカリ金属および(または)ア
ルカリ土類金属(アルカリ金属等)を含有する酸化イン
ジウム薄膜からなる。
[Example] The moisture sensitive thin film of the present invention comprises an indium oxide thin film containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal (such as an alkali metal).

前記アルカリ金属等を含有する酸化インジウムにおける
アルカリ金属等とは、金属状態で存在するもののみなら
ず、酸化物状態、水酸化物状態またはこれらの水和物な
どの状態で存在するものなども含む概念である。また含
有とは、酸化インジウムとアルカリ金属等とが相互に拡
散、分散、固溶している状態、酸化インジウム粒子の粒
界部にアルカリ金属等が偏析した状態、アルカリ金属等
粒子の粒界部に酸化インジウムが偏析した状態、さらに
は一般式:M3 InO3(Mはアルカリ金属)、M′In2O
4(M′はアルカリ土類金属)で表わされるインジウム
酸塩(たとえばK3 InO3、MgIn2O4など)が全体または部
分的に形成されている状態を意味する概念であり、最終
的に基板上に形成された薄膜がこのような状態のものに
なっているかぎり製法などに限定されることなく、本発
明に用いるアルカリ金属等を含有する酸化インジウムと
して使用しうる。
The alkali metal or the like in the indium oxide containing the alkali metal or the like includes not only those existing in a metal state but also those existing in an oxide state, a hydroxide state or a state such as a hydrate thereof. It is a concept. Further, the inclusion means that indium oxide and alkali metal or the like are mutually diffused, dispersed, or in solid solution, a state in which the alkali metal or the like is segregated in the grain boundary portion of the indium oxide particle, a grain boundary portion of the alkali metal or the like particle. Indium oxide is segregated on the surface, and the general formula: M 3 InO 3 (M is an alkali metal), M′In 2 O
4 (M 'is an alkaline earth metal) is a concept that means a state in which an indium salt (eg, K 3 InO 3 , MgIn 2 O 4 etc.) is formed wholly or partially, and finally As long as the thin film formed on the substrate is in such a state, it can be used as indium oxide containing an alkali metal or the like used in the present invention without being limited to the production method and the like.

前記アルカリ金属およびアルカリ土類金属は周期律表に
示されているアルカリ金属およびアルカリ土類金属、す
なわちリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、
セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンリウム、バリウムであればいずれも使用すること
ができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用
してもよい。これらアルカリ金属およびアルカリ土類金
属のうちでは、均一な薄膜が形成しやすく、かつ良好な
感湿特性を有するという点から、リチウム、ナトリウ
ム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウム、バリウムや、これら2種以上の併用が好ましい。
The alkali metal and alkaline earth metal are alkali metal and alkaline earth metal shown in the periodic table, namely lithium, sodium, potassium, rubidium,
Any of cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these alkali metals and alkaline earth metals, lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium, strontium, barium, and these two kinds are preferable because a uniform thin film can be easily formed and they have good moisture sensitivity. The above combination is preferable.

前記アルカリ金属等の含有量としては、酸化インジウム
薄膜の抵抗率をある程度以上、たとえば104Ω・cm程度
以上に高くする必要があるため、インジウムに対して5
モル%以上であるのが好ましい。また均質な感湿体薄膜
をうるためには、添加するアルカリ金属等にもよるが、
インジウムに対して500モル%以下であるのが好まし
く、良好な感湿特性を有する感湿体を再現性よくうるた
めには、5〜200モル%、さらには10〜200モル%である
のが好ましい。
Regarding the content of the alkali metal or the like, it is necessary to increase the resistivity of the indium oxide thin film to a certain level or more, for example, about 10 4 Ω · cm or more.
It is preferably at least mol%. Also, in order to obtain a uniform moisture sensitive thin film, it depends on the alkali metal to be added,
It is preferably 500 mol% or less with respect to indium, and in order to obtain a moisture sensitive body having good moisture sensitive properties with good reproducibility, it is 5 to 200 mol%, and further 10 to 200 mol%. preferable.

前記アルカリ金属等を含有する酸化インジウムを構成す
るアルカリ金属等および酸化インジウムの純度などにも
とくに限定はなく、通常市販されているものから製造さ
れるもの程度のものであれば使用しうる。
There is no particular limitation on the purity of the alkali metal or the like or the indium oxide constituting the indium oxide containing the alkali metal or the like, and any one can be used as long as it is a commercially available product.

なお、本発明のアルカリ金属等を含有する酸化インジウ
ムよりなる感湿体薄膜には、感湿体としての性能に悪影
響を与えない範囲であれば、インジウムに対して10モル
%以下の範囲で他の金属が含まれてもよい。
Incidentally, the moisture sensitive thin film made of indium oxide containing an alkali metal or the like of the present invention, within a range of 10 mol% or less with respect to indium as long as it does not adversely affect the performance as a moisture sensitive material. May be included.

前記他の金属の具体例としては、たとえばTi、V、Cr、Mn、F
e、Co、Ni、Cu、Zn、B、Al、Si、Ge、P、Pb、Zr、Nb、Mo、Snなどがあ
げられる。
Specific examples of the other metal include, for example, Ti, V, Cr, Mn and F.
Examples thereof include e, Co, Ni, Cu, Zn, B, Al, Si, Ge, P, Pb, Zr, Nb, Mo and Sn.

つぎにアルカリ金属等含有酸化インジウム感湿体薄膜の
薄膜であるが、厚い方が感湿体のインピーダンスが低く
なるため、測定温度範囲が広がり有利であるが、10μm
程度をこえる膜厚を有するアルカリ金属等含有酸化イン
ジウム薄膜になると、クラック、剥離などが生じやすく
なり、均質な薄膜の形成が容易でなくなる。それゆえ、
0.02〜5μm、さらには0.05〜2μm程度の膜厚のもの
が好ましい。
Next, regarding the indium oxide moisture sensitive substance thin film containing an alkali metal or the like, the thicker the lower the impedance of the moisture sensitive substance, the wider the measurement temperature range, which is advantageous.
When the indium oxide thin film containing an alkali metal or the like having a film thickness exceeding the range, cracks or peeling easily occur, and it becomes difficult to form a uniform thin film. therefore,
A film having a thickness of 0.02 to 5 μm, more preferably 0.05 to 2 μm is preferable.

本発明において、前記のごときアルカリ金属等含有酸化
インジウム薄膜が基板上に設けられる。
In the present invention, the indium oxide thin film containing an alkali metal or the like as described above is provided on the substrate.

前記基板はアルカリ金属等含有酸化インジウム薄膜を形
成・保持することができるものであるかぎりとくに限定
はないが、ソーダガラス、石英ガラスなどのガラス基
板、アルミナなどのセラミックス基板、ステンレス、シ
リコン、ポリイミドフィルムなど製の基板などが耐熱性
や表面平滑性がよいなどの点から好ましい。
The substrate is not particularly limited as long as it can form and hold an indium oxide thin film containing an alkali metal or the like, but it is not limited, but a glass substrate such as soda glass or quartz glass, a ceramic substrate such as alumina, stainless steel, silicon, a polyimide film. A substrate made of, for example, is preferable in terms of heat resistance and surface smoothness.

つぎに本発明の感湿体薄膜の製造方法について説明す
る。
Next, a method for manufacturing the moisture sensitive thin film of the present invention will be described.

本発明のアルカリ金属等含有酸化インジウム感湿体薄膜
をうる方法にはとくに限定はなく、通常の酸化インジウ
ム薄膜をうる方法と同様の方法でうることができるが、
アルカリ金属等を含有する酸化インジウム薄膜をより容
易にうる方法としては、CVD法(化学的気相析出法)、
スパッタリング法、真空蒸着法などの真空技術を利用し
た薄膜形成技術あるいは金属化合物溶液を高温の基板上
に噴霧して熱分解させるスプレー法によるよりも、アル
カリ金属化合物および(または)アルカリ土類金属化合
物(アルカリ金属等化合物)とインジウム化合物とを含
む溶液の塗布加熱分解法の方がアルカリ金属等の添加が
比較的容易であり、かつ水分子の吸着に必要な表面多孔
性を有する湿度センサ用感湿体薄膜として好ましい薄膜
がえられやすいなどの点から優れている。
There is no particular limitation on the method for obtaining the indium oxide moisture sensitive thin film containing an alkali metal or the like of the present invention, and it can be obtained by a method similar to the method for obtaining a normal indium oxide thin film,
As a method for easily obtaining an indium oxide thin film containing an alkali metal or the like, a CVD method (chemical vapor deposition method),
Alkali metal compounds and / or alkaline earth metal compounds rather than thin film forming technology using vacuum technology such as sputtering method or vacuum deposition method or spray method in which a metal compound solution is sprayed on a high temperature substrate and thermally decomposed. Application of a solution containing (a compound such as an alkali metal) and an indium compound is relatively easy to add an alkali metal by the thermal decomposition method, and a sensor for a humidity sensor having surface porosity necessary for adsorbing water molecules. It is excellent in that it is easy to obtain a preferable thin film as a wet body thin film.

また、アルカリ金属等を含有しない酸化インジウム薄膜
を、CVD法、スパッタリング法、真空蒸着法、塗布加熱
分解法、スプレー法などの製膜技術により、ソーダガラ
スなどのアルカリ金属を含む基板上に製膜し、そののち
加熱処理をすることにより、基板から熱拡散により酸化
インジウム薄膜中にアルカリ金属等を拡散させ、含有さ
せる方法も採用しうる。しかしながら、良好でしかも再
現性ある感湿特性を有する感湿体薄膜を簡単にうる方法
としては、前記塗布加熱分解法が優れている。
Also, an indium oxide thin film containing no alkali metal or the like is formed on a substrate containing alkali metal such as soda glass by a film forming technique such as a CVD method, a sputtering method, a vacuum deposition method, a coating heating decomposition method, or a spray method. However, a method in which an alkali metal or the like is diffused and contained in the indium oxide thin film by thermal diffusion from the substrate by heat treatment after that can also be adopted. However, the coating heat decomposition method is excellent as a method for easily obtaining a moisture-sensitive thin film having good and reproducible moisture-sensitive characteristics.

前記アルカリ金属等化合物とインジウム化合物とを含む
溶液の塗布加熱分解法に用いるインジウム化合物の一種
である有機インジウム化合物としては、たとえば一般式
(1): In(OR1)3 (I) (式中、R1は炭素数1〜20の炭化水素基である)で表わ
されるインジウムのアルコキシド類、 一般式(II): In(OR1)3-aYa (II) (式中、R1は前記と同じ、Yはキレート能を有する官能
基またはハロゲン原紙、aは1〜2の整数である)で表
わされるインジウムの部分アルコキシド類、 一般式(I)、一般式(II)で表わされる化合物の縮合多量
体、 一般式(III): In(OCOR2)3 (III) (式中、R2は水素原紙または炭素数1〜30の炭化水素基
である)で表わされるインジウムのカルボン酸塩類、 インジウムとアセチルアセトン、ベンゾイルアセトンな
どとの反応物であるβ−ジケトン錯体類、 トリメチルインジウムなどのアルキルインジウム類、ト
リフェニルインジウムなどの有機インジウム化合物類な
どがあげられるが、これらに限定されるものではない。
As the organic indium compound which is one of the indium compounds used in the coating thermal decomposition method of the solution containing the compound such as the alkali metal and the indium compound, for example, a compound represented by the general formula:
(1): In (OR 1 ) 3 (I) (wherein R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms), an alkoxide of indium represented by the general formula (II): In (OR 1 ) 3-a Y a (II) (wherein R 1 is the same as above, Y is a functional group having chelating ability or a halogen base paper, and a is an integer of 1 to 2) and is a partial alkoxide of indium. , General formula (I), condensed multimers of compounds represented by general formula (II), general formula (III): In (OCOR 2 ) 3 (III) (wherein R 2 is hydrogen raw paper or a carbon number of 1 to 1). Carboxylic acid salts of indium represented by 30 hydrocarbon groups), β-diketone complexes that are the reaction products of indium with acetylacetone, benzoylacetone, etc., alkylindium such as trimethylindium, and organics such as triphenylindium. Examples include indium compounds, but are not limited to these. Not to.

前記一般式(I)で示される化合物の具体例としては、ト
リエトキシインジウム、トリプロポキシインジウムな
ど、 一般式(II)で示される化合物の具体例としては、インジ
ウムジブトキシクロライドなど、 一般式(III)で示される化合物の具体例としては、酢酸
インジウム、シュウ酸インジウム、酒石酸インジウム、
オクチル酸インジウム、オレイン酸インジウム、リノー
ル酸インジウム、ステアリン酸インジウム、ナフテン酸
インジウムなどがあげられる。また、これらの有機イン
ジウム化合物以外にも硝酸インジウムなどの無機インジ
ウム化合物を用いてもよい。これらの化合物は単独で用
いてもよく、2種以上混合して用いてもよいが、有機溶
媒に可溶で、350℃以上の加熱で酸化インジウムに分解
するものがとくに好ましい。
Specific examples of the compound represented by the general formula (I) include triethoxyindium and tripropoxyindium, and specific examples of the compound represented by the general formula (II) include indium dibutoxycyclolide and the general formula (III Specific examples of the compound represented by), indium acetate, indium oxalate, indium tartrate,
Examples thereof include indium octylate, indium oleate, indium linoleate, indium stearate and indium naphthenate. In addition to these organic indium compounds, inorganic indium compounds such as indium nitrate may be used. These compounds may be used alone or as a mixture of two or more kinds, but those soluble in an organic solvent and decomposed into indium oxide by heating at 350 ° C. or higher are particularly preferable.

前記有機溶媒としては、たとえばメチルアルコール、エ
チルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアル
コール、ペンタノールなどの1価アルコール類;エチレ
ングリコール、グリセリン、1,4−ブタンジオールなど
の多価アルコール類;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸
イソアミル、蟻酸プロピルなどのカルボン酸エステル
類;アセトン、アセチルアセトン、ジエチルケトン、メ
チルエチルケトンなどのケトン類;ベンゼン、トルエ
ン、キシレンなどの芳香族溶媒類;ジオキサン、テトラ
ヒドロフランなどのエーテル類;メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブなどのグリコールエーテル類:N-メチル
-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミドなどのチッ素含有有機溶媒類などがあげられる
が、これらに限定されるものではない。これらの有機溶
媒は単独で用いてもよく、2種以上混合して用いてもよ
い。
Examples of the organic solvent include monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and pentanol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, glycerin and 1,4-butanediol; ethyl acetate and acetic acid. Carboxylic esters such as propyl, isoamyl acetate and propyl formate; Ketones such as acetone, acetylacetone, diethyl ketone and methyl ethyl ketone; Aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene; Ethers such as dioxane and tetrahydrofuran; Methyl cellosolve, Glycol ethers such as ethyl cellosolve: N-methyl
Examples thereof include, but are not limited to, nitrogen-containing organic solvents such as -2-pyrrolidone, dimethylformamide, and dimethylacetamide. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

アルカリ金属等を含有せしめるばあいに用いられる化合
物としては、アルカリ金属等を含有する有機化合物、無
機化合物の中で上記有機溶媒に溶解するものであれば何
でもよいが、たとえばアルカリ金属等の水酸化物などの
無機化合物、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラ
ート、マグネシウムジエトキシドなどのアルカリ金属や
アルカリ土類金属のアルコキシド、オクチル酸ナトリウ
ム、オクチル酸リチウム、オクチル酸マグネシウムなど
のアルカリ金属やアルカリ土類金属のカルボン酸塩など
の有機化合物が、用いやすく含有させやすいので好まし
い。
The compound used when containing an alkali metal or the like may be any organic compound or an inorganic compound containing an alkali metal, as long as it is soluble in the above organic solvent, for example, a hydroxide of an alkali metal or the like. Compounds such as inorganic compounds, sodium methoxide, sodium ethylate, alkali metal or alkaline earth metal alkoxides such as magnesium diethoxide, alkali metal or alkaline earth metal such as sodium octylate, lithium octylate, magnesium octylate. Organic compounds such as carboxylic acid salts are preferable because they are easy to use and easy to contain.

溶液中の金属含有量は、塗布時の加水分解速度が適切に
なるべく、また膜厚の調整のために適宜選択すればよい
が、通常0.5〜20重量%、好ましくは3〜10重量%であ
る。
The metal content in the solution may be appropriately selected so that the hydrolysis rate at the time of application is appropriate and for adjusting the film thickness, but is usually 0.5 to 20% by weight, preferably 3 to 10% by weight. .

また、本発明においては、本発明の目的を妨げない無機
金属塩、有機金属塩、増粘剤、安定剤などを添加しても
よい。
Further, in the present invention, an inorganic metal salt, an organic metal salt, a thickener, a stabilizer or the like which does not impair the object of the present invention may be added.

アルカリ金属等化合物とインジウム化合物とを含む溶液
を基板上に塗布する方法にはとくに限定はなく、通常行
なわれている浸漬塗布法、スプレー法、スピンコーティ
ング法などの方法で行なえばよい。
The method of applying the solution containing the compound such as an alkali metal and the indium compound onto the substrate is not particularly limited, and it may be performed by a commonly used method such as a dip coating method, a spray method, and a spin coating method.

基板上に塗布したのち乾燥するばあいの温度にもとくに
限定はなく、溶媒が発揮する温度であればよい。従って
使用する溶媒によっても異なるが、通常50〜300℃であ
る。
There is no particular limitation on the temperature at which the solvent is applied and then dried, as long as it is a temperature at which the solvent exhibits. Therefore, it is usually 50 to 300 ° C., though it varies depending on the solvent used.

乾燥後の加熱処理温度としては、有機インジウム化合物
が熱分解により酸化インジウムに変わる温度以上であれ
ばよく、通常350℃程度以上を要するが、再現性に優れ
た感湿体薄膜をうるためには400℃程度以上で焼成する
のが望ましい。しかし、焼成温度が高すぎると薄膜の緻
密化が促進され、良好な感湿特性がえられにくくなって
しまうため、基板材料にもよるが、1000℃以下、さらに
は800程度以下であるのが好ましい。
The heat treatment temperature after drying may be at least the temperature at which the organic indium compound is converted to indium oxide by thermal decomposition, and usually requires about 350 ° C. or higher, but in order to obtain a moisture-sensitive thin film having excellent reproducibility. It is desirable to bake above 400 ° C. However, if the baking temperature is too high, the densification of the thin film is promoted, and it becomes difficult to obtain good moisture-sensitive properties. Therefore, depending on the substrate material, it is 1000 ° C or less, and even about 800 or less. preferable.

焼成時の雰囲気としては、チッ素などの不活性ガスもし
くは酸素を含む雰囲気などが使用できる。
As the atmosphere during firing, an atmosphere containing an inert gas such as nitrogen or oxygen can be used.

このようにしてえられた本発明の感湿体薄膜は、薄膜自
体のインピーダンスが上昇して水分吸着によるインピー
ダンス変化が大きくなり、検出しやすくなり、湿度セン
サとして用いたばあいの応答速度が非常に速く、耐環境
性にも優れ、湿度センサとして使用する上で充分な長期
安定性を有している。またこの感湿体薄膜を用いて感湿
体素子を製造すると小型にすることができ、かつインテ
リジェント化しうる。
The moisture-sensitive thin film of the present invention thus obtained has an increased impedance of the thin film itself and a large impedance change due to water adsorption, which facilitates detection, and has a very high response speed when used as a humidity sensor. It is fast, has excellent environmental resistance, and has long-term stability sufficient for use as a humidity sensor. Further, when a moisture sensitive element is manufactured using this moisture sensitive thin film, it can be made compact and can be made intelligent.

次に、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はか
かる実施例によって限定されるものではない。
Next, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.

実施例1および比較例1 2-エチルヘキサン酸インジウム(In含有量8.6重量%)
5gをベンゼン100gに溶かし、さらにリノール酸5g
を添加したのち、2-エチルヘキサン酸ナトリウム(Na含
有量6.3重量%)の10重量%エタノール溶液を20g添加
し、加熱しながら充分撹拌して均一な透明溶液をえた
(Inに対してNaは約146モル%)。
Example 1 and Comparative Example 1 Indium 2-ethylhexanoate (In content 8.6% by weight)
Dissolve 5g in 100g benzene, and then add 5g linoleic acid
After adding 20 g, 20 g of 10 wt% ethanol solution of sodium 2-ethylhexanoate (Na content 6.3 wt%) was added and sufficiently stirred while heating to obtain a uniform transparent solution (Na to In was About 146 mol%).

この溶液を金の櫛形電極(電極間隔0.2mm、電極総長200
mm)を形成したアルミナ基板上に塗布し、空気中、120
℃で乾燥させたのち、マッフル炉中、800℃で1時間加
熱することにより、ナトリウムを含有した透明な酸化イ
ンジウム薄膜を有する感湿体素子をえた。
Apply this solution to a gold comb-shaped electrode (electrode spacing 0.2 mm, total electrode length 200
mm) coated on the formed alumina substrate, in air, 120
After being dried at ℃, it was heated at 800 ℃ in a muffle furnace for 1 hour to obtain a moisture sensitive element having a transparent indium oxide thin film containing sodium.

えられたナトリウム含有酸化インジウム薄膜は透明性を
有しており、走査型電子顕微鏡による観察の結果、薄膜
は約0.4μmであった。
The obtained sodium-containing indium oxide thin film had transparency, and as a result of observation with a scanning electron microscope, the thin film was about 0.4 μm.

この感湿体素子の室温における感湿特性、すなわち相対
湿度変化に対するインピーダンス変化を測定したとこ
ろ、相対湿度が10〜95%RHの間でインピーダンスは約3
桁変化した(第1図参照)。
When the humidity sensitivity characteristic of this humidity sensitive element at room temperature, that is, the impedance change with respect to the relative humidity change is measured, the impedance is about 3 at a relative humidity of 10 to 95% RH.
Digits changed (see Figure 1).

また、25℃での50%RHから90%RHへの加湿時の応答性お
よび90%RHから50%RHへの除湿時の応答性を調べ、市販
されている多孔性セラミックス焼結体感湿素子と比べた
ところ、応答速度も速く、良好な感湿体素子であった
(第2図参照)。
In addition, the responsiveness when humidified from 50% RH to 90% RH at 25 ° C and the responsiveness when dehumidified from 90% RH to 50% RH were investigated, and a commercially available porous ceramic sintered body moisture-sensitive element Compared with, the response speed was fast and it was a good moisture sensitive element (see FIG. 2).

実施例2 インジウムアセチルアセトナート20gをエタノールとア
セトン1:1の溶液100gに溶解し、ついでマグネシウ
ムアセチルアテトナート5gを添加して充分撹拌し、均
一な透明溶液(Inに対してMgは約46モル%)をえた。
Example 2 20 g of indium acetylacetonate was dissolved in 100 g of a solution of ethanol and acetone 1: 1, and then 5 g of magnesium acetylatetonate was added and well stirred to obtain a uniform transparent solution (Mg was about 46 mol with respect to In). %).

えられた溶液をソーダガラス基板上に30cm/分の引き上
げ速度で浸漬塗布し、空気中、100℃で乾燥させたのち
マッフル炉にて10℃/分の昇温速度で500℃まで昇温
し、1時間保持したのち放冷して、均質なマグネシウム
含有酸化インジウム薄膜(膜厚約0.1μm)をえた。
The obtained solution is dip-coated on a soda glass substrate at a pulling rate of 30 cm / min, dried in air at 100 ° C, and then heated in a muffle furnace to 500 ° C at a rate of 10 ° C / min. After holding for 1 hour, the mixture was allowed to cool to obtain a homogeneous magnesium-containing indium oxide thin film (film thickness: about 0.1 μm).

この薄膜上に実施例1と同様の金の櫛形電極を真空蒸着
法により形成し、感湿体素子を作製した。
A gold comb-shaped electrode similar to that of Example 1 was formed on this thin film by a vacuum vapor deposition method to fabricate a moisture sensitive element.

えられた感湿体素子の感湿特性および応答性を測定した
ところ、実施例1とほぼ同様の特性を示した。
When the humidity-sensitive characteristics and the responsiveness of the obtained moisture-sensitive element were measured, the characteristics were almost the same as in Example 1.

[発明の効果] 本発明の感湿体薄膜を用いた感湿体素子は、従来の感湿
体素子と比較して高速応答性であること、薄膜を用いた
素子であるため小型にすることができ、他のセンサを組
合わせた複合多機能化が可能なことなどの特徴を有す
る。しかも本発明の方法で容易に製造しうる。
[Advantages of the Invention] A moisture-sensitive element using the moisture-sensitive thin film of the present invention has high-speed responsiveness as compared with a conventional moisture-sensitive element, and is small because it is an element using a thin film. It is possible to realize a multi-functionalization by combining other sensors. Moreover, it can be easily produced by the method of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、実施例1でえられた本発明のアルカリ金属等
含有酸化インジウム薄膜を有する感湿体素子を湿度セン
サとして用いて測定した相対湿度とインピーダンス値と
の関係を示すグラフ、第2図は、実施例1でえられた本
発明のアルカリ金属等含有酸化インジウム薄膜を有する
感湿体素子の湿度センサとして用いたばあいの応答性お
よび従来のセラミックス湿度センサを用いたばあいの応
答性を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the relative humidity and the impedance value measured using the humidity sensitive element having the indium oxide thin film containing an alkali metal etc. of the present invention obtained in Example 1 as a humidity sensor. The figure shows the response in the case of using as a humidity sensor of the humidity sensitive element having the indium oxide thin film containing alkali metal etc. of the present invention obtained in Example 1 and the response in the case of using the conventional ceramics humidity sensor. It is a graph shown.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に設けられたアルカリ金属および/
またはアルカリ土類金属を含有する酸化インジウムより
なる感湿体薄膜。
1. An alkali metal provided on a substrate and /
Alternatively, a moisture sensitive thin film made of indium oxide containing an alkaline earth metal.
【請求項2】前記薄膜の膜厚が0.02〜5μmである請求
項1記載の感湿体薄膜。
2. The moisture sensitive thin film according to claim 1, wherein the thin film has a thickness of 0.02 to 5 μm.
【請求項3】前記アルカリ金属および/またはアルカリ
土類金属の含有量が、インジウムに対して5〜500モル
%である請求項1記載の感湿体薄膜。
3. The moisture sensitive thin film according to claim 1, wherein the content of the alkali metal and / or the alkaline earth metal is 5 to 500 mol% with respect to indium.
【請求項4】アルカリ金属化合物および/またはアルカ
リ土類金属化合物とインジウム化合物とを含む溶液を基
板上に塗布し、乾燥後、加熱処理して請求項1記載の感
湿体薄膜を製造する方法。
4. A method for producing the moisture-sensitive thin film according to claim 1, wherein a solution containing an alkali metal compound and / or an alkaline earth metal compound and an indium compound is applied onto a substrate, dried and then heat-treated. .
【請求項5】溶液中のアルカリ金属化合物および/また
はアルカリ土類金属化合物とインジウム化合物との割合
が、インジウムに対してアルカリ金属および/またはア
ルカリ土類金属が5〜500モル%である請求項4記載の
方法。
5. The ratio of the alkali metal compound and / or alkaline earth metal compound to the indium compound in the solution is 5 to 500 mol% of alkali metal and / or alkaline earth metal with respect to indium. 4. The method described in 4.
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