JPH0915184A - 薄膜感湿素子およびその製造方法 - Google Patents
薄膜感湿素子およびその製造方法Info
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- JPH0915184A JPH0915184A JP7161914A JP16191495A JPH0915184A JP H0915184 A JPH0915184 A JP H0915184A JP 7161914 A JP7161914 A JP 7161914A JP 16191495 A JP16191495 A JP 16191495A JP H0915184 A JPH0915184 A JP H0915184A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型化を達成でき、応答性が向上できる薄膜感
湿素子およびその製造方法を提供する。 【構成】チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）薄膜からな
り、ＢａとＴｉのモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１．
００を満足するもので、ＢａとＴｉを含む有機金属化合
物と溶媒とからなる原料溶液を用いて製造するペロブス
カイト結晶型の薄膜感湿素子の製造方法であって、前記
原料溶液中に含まれるＢａとＴｉのモル比を０．８８≦
Ｔｉ／Ｂａ≦１．００とした薄膜感湿素子の製造方法で
ある。
湿素子およびその製造方法を提供する。 【構成】チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）薄膜からな
り、ＢａとＴｉのモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１．
００を満足するもので、ＢａとＴｉを含む有機金属化合
物と溶媒とからなる原料溶液を用いて製造するペロブス
カイト結晶型の薄膜感湿素子の製造方法であって、前記
原料溶液中に含まれるＢａとＴｉのモル比を０．８８≦
Ｔｉ／Ｂａ≦１．００とした薄膜感湿素子の製造方法で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜感湿素子およびその
製造方法に関するものであり、特に湿度の変化により電
気抵抗変化を示すＢａＴｉＯ3 薄膜からなる薄膜感湿素
子およびその製造方法に関するものである。
製造方法に関するものであり、特に湿度の変化により電
気抵抗変化を示すＢａＴｉＯ3 薄膜からなる薄膜感湿素
子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、湿度センサは、例えば、空調器，乾
燥器，食品調理器等における水分（湿度）検出に使われ
ていた。
燥器，食品調理器等における水分（湿度）検出に使われ
ていた。
【０００３】現在実用化されている湿度センサは、感湿
材料中の含水量の変化に応じて誘電率が変化する事によ
る静電容量変化型と、感湿材料中の含水量の変化に応じ
て各種イオン，プロトン，電子等の電気伝導度が変化す
る事を利用した抵抗変化型がある。静電容量変化型の感
湿材料としては、セルロ−ス等の吸湿性高分子が知られ
ており、抵抗変化型の感湿材料としては、Ｆｅ2 Ｏ3 や
ＺｎＯなどのセラミックスが知られている（例えば、特
開昭５１−９３３９７号公報参照）。
材料中の含水量の変化に応じて誘電率が変化する事によ
る静電容量変化型と、感湿材料中の含水量の変化に応じ
て各種イオン，プロトン，電子等の電気伝導度が変化す
る事を利用した抵抗変化型がある。静電容量変化型の感
湿材料としては、セルロ−ス等の吸湿性高分子が知られ
ており、抵抗変化型の感湿材料としては、Ｆｅ2 Ｏ3 や
ＺｎＯなどのセラミックスが知られている（例えば、特
開昭５１−９３３９７号公報参照）。
【０００４】吸湿性高分子を用いた静電容量型素子で
は、温度係数が極めて小さく、応答性も良く、またヒス
テリシスも小さいため、高精度湿度計に用いられてい
る。
は、温度係数が極めて小さく、応答性も良く、またヒス
テリシスも小さいため、高精度湿度計に用いられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
吸湿性高分子を用いた静電容量型素子では、有機溶媒を
含む雰囲気や、高温雰囲気中で使用すると劣化がおこる
ため、使用雰囲気が制限される問題があった。
吸湿性高分子を用いた静電容量型素子では、有機溶媒を
含む雰囲気や、高温雰囲気中で使用すると劣化がおこる
ため、使用雰囲気が制限される問題があった。
【０００６】これに対しセラミックスを用いた抵抗変化
型素子は、耐環境性に優れ、特別な雰囲気の制約は無い
が、この素子は酸化物の粉末を焼結して作られるため多
孔質であり、環境湿度の急変に対する応答性が悪いとい
う問題があった。セラミックスを用いた抵抗変化型素子
の応答性を改善し、また小型化するためには、薄膜材料
とすることが有効と考えられるが、吸脱着の活性点であ
る細孔の大きさや分布が均一である多孔質セラミックス
薄膜の作製は困難であった。
型素子は、耐環境性に優れ、特別な雰囲気の制約は無い
が、この素子は酸化物の粉末を焼結して作られるため多
孔質であり、環境湿度の急変に対する応答性が悪いとい
う問題があった。セラミックスを用いた抵抗変化型素子
の応答性を改善し、また小型化するためには、薄膜材料
とすることが有効と考えられるが、吸脱着の活性点であ
る細孔の大きさや分布が均一である多孔質セラミックス
薄膜の作製は困難であった。
【０００７】
【発明の目的】本発明の薄膜感湿素子およびその製造方
法は、前記課題に鑑みなされたもので、その目的は小型
化を達成でき、応答性を向上できるセラミックス薄膜の
薄膜感湿素子およびその製造方法を提供することを目的
とする。
法は、前記課題に鑑みなされたもので、その目的は小型
化を達成でき、応答性を向上できるセラミックス薄膜の
薄膜感湿素子およびその製造方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、ＢａとＴｉからなる複
合酸化物結晶薄膜のＢａとＴｉのモル比を０．８８≦Ｔ
ｉ／Ｂａ≦１とすることにより、小型化を達成でき、応
答性を向上できる薄膜感湿素子を提供できることを見い
出し、本発明に至った。
を解決すべく鋭意検討した結果、ＢａとＴｉからなる複
合酸化物結晶薄膜のＢａとＴｉのモル比を０．８８≦Ｔ
ｉ／Ｂａ≦１とすることにより、小型化を達成でき、応
答性を向上できる薄膜感湿素子を提供できることを見い
出し、本発明に至った。
【０００９】本発明の薄膜感湿素子は、チタン酸バリウ
ム（ＢａＴｉＯ3 ）薄膜からなり、ＢａとＴｉのモル比
が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１を満足するものである。ま
た、本発明の薄膜感湿素子の製造方法では、ＢａとＴｉ
を含む有機金属化合物と溶媒とからなる原料溶液を用い
て製造するペロブスカイト結晶型の薄膜感湿素子の製造
方法であって、前記原料溶液中に含まれるＢａとＴｉの
モル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１とした製造方法であ
る。
ム（ＢａＴｉＯ3 ）薄膜からなり、ＢａとＴｉのモル比
が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１を満足するものである。ま
た、本発明の薄膜感湿素子の製造方法では、ＢａとＴｉ
を含む有機金属化合物と溶媒とからなる原料溶液を用い
て製造するペロブスカイト結晶型の薄膜感湿素子の製造
方法であって、前記原料溶液中に含まれるＢａとＴｉの
モル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１とした製造方法であ
る。
【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
薄膜感湿素子は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）薄
膜からなり、ＢａとＴｉのモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂ
ａ≦１を満足するものであるが、その理由は、ＢａとＴ
ｉのモル比が０．８８＞Ｔｉ／Ｂａの場合には、膜の抵
抗が小さくなりすぎるため電流値の変化が検出できなく
なるからであり、Ｔｉ／Ｂａ＞１の場合には、膜の緻密
性が向上して、水分の吸脱着を起こさなくなり、湿度に
対する感度が小さくなるからである。ＢａとＴｉのモル
比は、微小電圧印加時の湿度に対する感度を向上すると
いう点から０．９２≦Ｔｉ／Ｂａ≦０．９７であること
が望ましい。
薄膜感湿素子は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）薄
膜からなり、ＢａとＴｉのモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂ
ａ≦１を満足するものであるが、その理由は、ＢａとＴ
ｉのモル比が０．８８＞Ｔｉ／Ｂａの場合には、膜の抵
抗が小さくなりすぎるため電流値の変化が検出できなく
なるからであり、Ｔｉ／Ｂａ＞１の場合には、膜の緻密
性が向上して、水分の吸脱着を起こさなくなり、湿度に
対する感度が小さくなるからである。ＢａとＴｉのモル
比は、微小電圧印加時の湿度に対する感度を向上すると
いう点から０．９２≦Ｔｉ／Ｂａ≦０．９７であること
が望ましい。
【００１１】従来は、上記したように吸脱着の活性点で
ある細孔の大きさや分布が均一である多孔質セラミック
ス薄膜の製造が困難であったため、薄膜で構成した感湿
素子は知られていなかった。本発明ではＢａとＴｉを含
む有機金属化合物と溶媒とからなる原料溶液を用いて製
造した、ＢａとＴｉのモル比が所定比であるＢａＴｉＯ
3 では薄膜とした場合に細孔の大きさや分布が均一であ
る多孔質セラミックス薄膜が得られるため、主に小型化
を達成するため薄膜構造としたのである。
ある細孔の大きさや分布が均一である多孔質セラミック
ス薄膜の製造が困難であったため、薄膜で構成した感湿
素子は知られていなかった。本発明ではＢａとＴｉを含
む有機金属化合物と溶媒とからなる原料溶液を用いて製
造した、ＢａとＴｉのモル比が所定比であるＢａＴｉＯ
3 では薄膜とした場合に細孔の大きさや分布が均一であ
る多孔質セラミックス薄膜が得られるため、主に小型化
を達成するため薄膜構造としたのである。
【００１２】このような感湿素子を用いた湿度センサ
は、例えば、図１に示すように、基板１表面に、電極
２，感湿素子３，電極４を順次形成して構成される。こ
の場合の基板１としては、サファイア，Ｓｉの表面を熱
酸化してＳｉＯ2 を形成したもの，Ｓｉ，ＭｇＯ，Ｓｒ
ＴｉＯ3 ，アルミナ，石英等が用いられるが、薄膜との
反応性が小さく、安価で、かつ、金属薄膜の結晶性とい
う点からＳｉの表面を熱酸化してＳｉＯ2 を形成したも
のが望ましい。感湿素子３の厚みとしては、０．１〜３
μｍが望ましい。
は、例えば、図１に示すように、基板１表面に、電極
２，感湿素子３，電極４を順次形成して構成される。こ
の場合の基板１としては、サファイア，Ｓｉの表面を熱
酸化してＳｉＯ2 を形成したもの，Ｓｉ，ＭｇＯ，Ｓｒ
ＴｉＯ3 ，アルミナ，石英等が用いられるが、薄膜との
反応性が小さく、安価で、かつ、金属薄膜の結晶性とい
う点からＳｉの表面を熱酸化してＳｉＯ2 を形成したも
のが望ましい。感湿素子３の厚みとしては、０．１〜３
μｍが望ましい。
【００１３】また、感湿素子３を挟持する電極２，４と
しては、白金（Ｐｔ）薄膜，Ｐｄ薄膜，金（Ａｕ）薄膜
等があり、これらのうちでも白金（Ｐｔ）薄膜が最適で
ある。このような電極は、スパッタ蒸着やレーザ蒸着法
等物理的蒸着において、電極が形成される基板温度を４
５０℃以上とすることにより得られるもので、このうち
でも基板温度を４５０℃以上としたスパッタ蒸着が望ま
しい。
しては、白金（Ｐｔ）薄膜，Ｐｄ薄膜，金（Ａｕ）薄膜
等があり、これらのうちでも白金（Ｐｔ）薄膜が最適で
ある。このような電極は、スパッタ蒸着やレーザ蒸着法
等物理的蒸着において、電極が形成される基板温度を４
５０℃以上とすることにより得られるもので、このうち
でも基板温度を４５０℃以上としたスパッタ蒸着が望ま
しい。
【００１４】本発明の感湿素子は、ＢａとＴｉを含む有
機金属化合物と溶媒とからなる原料溶液を用いて製造さ
れるが、本発明で用いられる有機金属化合物としては、
バリウム（Ｂａ）とチタン（Ｔｉ）の複合アルコキシド
溶液が用いられ、この溶液は各金属元素のアルコキシド
溶液を混合、撹拌して調製されたものである。
機金属化合物と溶媒とからなる原料溶液を用いて製造さ
れるが、本発明で用いられる有機金属化合物としては、
バリウム（Ｂａ）とチタン（Ｔｉ）の複合アルコキシド
溶液が用いられ、この溶液は各金属元素のアルコキシド
溶液を混合、撹拌して調製されたものである。
【００１５】具体的には、Ｂａ（ＯＲ1 ）2 （Ｒ1 ：炭
素数１以上の炭化水素基）で表される、例えばバリウム
メトキシド等のバリウムアルコキシドと、Ｒ2 ＯＣ2 Ｈ
4 ＯＨ（Ｒ2 ：炭素数１以上の炭化水素基）で表され
る、例えば２−メトキシエタノ−ル等のアルコ−ル類と
のアルコ−ル交換反応による溶液、あるいは固体のバリ
ウム金属を前記Ｒ2 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨに溶解してＢａ（Ｏ
Ｃ2 Ｈ4 ＯＲ2 ）2 で表される、例えばバリウムメトキ
シエトキシド溶液を合成する。
素数１以上の炭化水素基）で表される、例えばバリウム
メトキシド等のバリウムアルコキシドと、Ｒ2 ＯＣ2 Ｈ
4 ＯＨ（Ｒ2 ：炭素数１以上の炭化水素基）で表され
る、例えば２−メトキシエタノ−ル等のアルコ−ル類と
のアルコ−ル交換反応による溶液、あるいは固体のバリ
ウム金属を前記Ｒ2 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨに溶解してＢａ（Ｏ
Ｃ2 Ｈ4 ＯＲ2 ）2 で表される、例えばバリウムメトキ
シエトキシド溶液を合成する。
【００１６】一方、Ｔｉ（ＯＲ3 ）4 （Ｒ3 ：炭素数１
以上の炭化水素基）で表される、例えばチタンブトキシ
ド等のチタンアルコキシドと、前記Ｒ2 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨ
とのアルコ−ル交換反応からＴｉ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＲ2 ）
4 で表される、例えばチタンメトキシエトキシド溶液を
合成する。
以上の炭化水素基）で表される、例えばチタンブトキシ
ド等のチタンアルコキシドと、前記Ｒ2 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨ
とのアルコ−ル交換反応からＴｉ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＲ2 ）
4 で表される、例えばチタンメトキシエトキシド溶液を
合成する。
【００１７】次に、前記Ｂａ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＲ2 ）2 溶
液とＴｉ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＲ2 ）4 溶液とを、ＢａとＴｉ
のモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１となるように混合
した後、加熱撹拌あるいは還流してＢａ−Ｔｉ複合アル
コキシド溶液を得る。
液とＴｉ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＲ2 ）4 溶液とを、ＢａとＴｉ
のモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１となるように混合
した後、加熱撹拌あるいは還流してＢａ−Ｔｉ複合アル
コキシド溶液を得る。
【００１８】得られた複合アルコキシド溶液を塗布溶液
とし、ディップコ−ティング法，スピンコ−ティング
法，およびスプレ−コ−ティング法等により、Ｐｔ等の
電極用金属薄膜を蒸着したサファイア等の基板に塗布す
る。
とし、ディップコ−ティング法，スピンコ−ティング
法，およびスプレ−コ−ティング法等により、Ｐｔ等の
電極用金属薄膜を蒸着したサファイア等の基板に塗布す
る。
【００１９】次に、塗布溶液中の溶媒の沸点以上、例え
ば１２０℃以上で熱処理してアルコ−ルや残留水分の含
有量を所定量以下に乾燥除去する。さらに結晶化温度以
上、例えば７００℃以上の温度で１分以上熱処理しても
良い。そして、Ｂａ−Ｔｉ複合アルコキシド溶液の塗布
から乾燥まで、もしくは熱処理までの操作を所望の膜厚
が得られるまで繰り返し行う。この操作の繰り返し回数
は、塗布溶液の濃度、粘度及び薄膜の厚さにより適宜決
定することができる。
ば１２０℃以上で熱処理してアルコ−ルや残留水分の含
有量を所定量以下に乾燥除去する。さらに結晶化温度以
上、例えば７００℃以上の温度で１分以上熱処理しても
良い。そして、Ｂａ−Ｔｉ複合アルコキシド溶液の塗布
から乾燥まで、もしくは熱処理までの操作を所望の膜厚
が得られるまで繰り返し行う。この操作の繰り返し回数
は、塗布溶液の濃度、粘度及び薄膜の厚さにより適宜決
定することができる。
【００２０】本発明によれば、所定の膜厚を形成した
後、ＢａＴｉＯ3 のの結晶化温度以上の温度で焼成する
が、例えば、酸化性雰囲気中、７００℃以上の温度で、
膜厚により約１０分から１２時間程度焼成してＢａＴｉ
Ｏ3 薄膜を得る。また、焼成はその都度重量変化が生じ
なくなるまで行う事が望ましく、予め使用する複合アル
コキシドで作製した乾燥ゲルの重量変化を熱分析で測定
し、結晶化温度以上の温度で重量変化が認められなくな
る時間を決定し、その時間を焼成時間として採用すれば
良い。
後、ＢａＴｉＯ3 のの結晶化温度以上の温度で焼成する
が、例えば、酸化性雰囲気中、７００℃以上の温度で、
膜厚により約１０分から１２時間程度焼成してＢａＴｉ
Ｏ3 薄膜を得る。また、焼成はその都度重量変化が生じ
なくなるまで行う事が望ましく、予め使用する複合アル
コキシドで作製した乾燥ゲルの重量変化を熱分析で測定
し、結晶化温度以上の温度で重量変化が認められなくな
る時間を決定し、その時間を焼成時間として採用すれば
良い。
【００２１】また、溶液を塗布する際に、金属薄膜電極
と塗布溶液との付着が不十分である場合には、金属薄膜
電極と塗布溶液との濡れ性を向上すべく、複合アルコキ
シド溶液を調製する際の溶媒量を変えて、第１回目に塗
布する溶液の濃度を薄くすることにより塗布膜の均一性
を改善でき、この際に用いる複合アルコキシド溶液は溶
媒量が異なるだけで、組成等には変化が無いことから、
組成上の均一性を損なうことはない。
と塗布溶液との付着が不十分である場合には、金属薄膜
電極と塗布溶液との濡れ性を向上すべく、複合アルコキ
シド溶液を調製する際の溶媒量を変えて、第１回目に塗
布する溶液の濃度を薄くすることにより塗布膜の均一性
を改善でき、この際に用いる複合アルコキシド溶液は溶
媒量が異なるだけで、組成等には変化が無いことから、
組成上の均一性を損なうことはない。
【００２２】尚、塗布溶液は、その濃度を薄くしたもの
を塗布、乾燥する行程を多数回繰り返した方が、膜の均
一性が改善されることは言うまでもない。
を塗布、乾燥する行程を多数回繰り返した方が、膜の均
一性が改善されることは言うまでもない。
【００２３】また、得られた前記複合アルコキシド溶液
に、全金属モル数の１０〜２０倍の水を溶媒と混合した
ものを、撹拌しながら適下、混合する。１００℃〜１２
０℃に加熱し、撹拌しながら溶媒を完全に除去する。得
られたゲルを５００℃以下の温度で熱処理し、有機成分
を除去して、仮焼粉体を得る。この仮焼粉体に所定のバ
インダーを添加し、成形し焼成することによりＢａＴｉ
Ｏ3 膜体を得る。この場合でも、ＢａとＴｉのモル比が
０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１を満足するならば、所定の効
果を得ることができる。
に、全金属モル数の１０〜２０倍の水を溶媒と混合した
ものを、撹拌しながら適下、混合する。１００℃〜１２
０℃に加熱し、撹拌しながら溶媒を完全に除去する。得
られたゲルを５００℃以下の温度で熱処理し、有機成分
を除去して、仮焼粉体を得る。この仮焼粉体に所定のバ
インダーを添加し、成形し焼成することによりＢａＴｉ
Ｏ3 膜体を得る。この場合でも、ＢａとＴｉのモル比が
０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１を満足するならば、所定の効
果を得ることができる。
【００２４】
【作用】本発明によれば、溶液中に含まれるバリウム量
がチタン量より多い塗布溶液を用いることから、ゲル膜
の結晶化において過剰のバリウム原子が粒界等に偏析す
ると考えられ、過剰バリウムが膜の焼結を阻害する事に
より多孔質な膜が形成され、水分を取り込んで電気伝導
を生じる事により湿度に対する感度を示す。
がチタン量より多い塗布溶液を用いることから、ゲル膜
の結晶化において過剰のバリウム原子が粒界等に偏析す
ると考えられ、過剰バリウムが膜の焼結を阻害する事に
より多孔質な膜が形成され、水分を取り込んで電気伝導
を生じる事により湿度に対する感度を示す。
【００２５】また、本発明では、ＢａとＴｉを含む有機
金属化合物と溶媒とからなる原料溶液を用いて、Ｂａと
Ｔｉのモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１のＢａＴｉＯ
3 薄膜からなる感湿素子が形成され、薄膜であるため小
型化を達成でき、また、薄膜であるため吸脱着における
水の移動距離が短く、容易に水の吸脱着を起こすことが
できるため応答性を向上できる。
金属化合物と溶媒とからなる原料溶液を用いて、Ｂａと
Ｔｉのモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１のＢａＴｉＯ
3 薄膜からなる感湿素子が形成され、薄膜であるため小
型化を達成でき、また、薄膜であるため吸脱着における
水の移動距離が短く、容易に水の吸脱着を起こすことが
できるため応答性を向上できる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明のＢａＴｉＯ3 感湿素子につい
て、実施例に基づき詳細に説明する。先ず、１．８８５
ｇの金属バリウム（Ｂａ）を、２６．４６４ｇの２−メ
トキシエタノ−ル（ＣＨ3 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨ）に溶解し
て、０．５Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）のバリウムメトキシエトキ
シド（Ｂａ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＣＨ3 ）2 ）溶液を調製し
た。一方、６．００２ｇのテトラブトキシチタン（Ｔｉ
（Ｏ−ｎ−Ｂｕ）4 ）を、３４．０４９ｇの２−メトキ
シエタノ−ル（ＣＨ3 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨ）に溶解して、
０．５Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）のチタンメトキシエトキシド
（Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＣＨ3 ）4 ）溶液を調製した。
て、実施例に基づき詳細に説明する。先ず、１．８８５
ｇの金属バリウム（Ｂａ）を、２６．４６４ｇの２−メ
トキシエタノ−ル（ＣＨ3 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨ）に溶解し
て、０．５Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）のバリウムメトキシエトキ
シド（Ｂａ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＣＨ3 ）2 ）溶液を調製し
た。一方、６．００２ｇのテトラブトキシチタン（Ｔｉ
（Ｏ−ｎ−Ｂｕ）4 ）を、３４．０４９ｇの２−メトキ
シエタノ−ル（ＣＨ3 ＯＣ2 Ｈ4 ＯＨ）に溶解して、
０．５Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）のチタンメトキシエトキシド
（Ｔｉ（ＯＣ2 Ｈ4 ＯＣＨ3 ）4 ）溶液を調製した。
【００２７】次に、前記２種類のアルコキシド溶液を、
表１に示す所定の金属モル比になるように混合し、室温
で１時間攪拌し、複合アルコキシド溶液を調製した。例
えば、バリウムとチタンのモル比（Ｔｉ／Ｂａ）が０．
９５の場合、バリウム溶液を５．６３０ｇとチタン溶液
を５．５８６ｇ秤量して混合し、室温で１時間撹拌して
塗布溶液を調製した。
表１に示す所定の金属モル比になるように混合し、室温
で１時間攪拌し、複合アルコキシド溶液を調製した。例
えば、バリウムとチタンのモル比（Ｔｉ／Ｂａ）が０．
９５の場合、バリウム溶液を５．６３０ｇとチタン溶液
を５．５８６ｇ秤量して混合し、室温で１時間撹拌して
塗布溶液を調製した。
【００２８】得られた塗布溶液を用いて、Ｓｉ表面にＳ
ｉＯ2 が形成されたものに電極となる白金（Ｐｔ）を６
５０℃でスパッタ蒸着してなる基板に、スピンコ−ティ
ング法により塗布し、３００℃に保持したホットプレ−
ト上で１分間、さらに７５０℃の温度で５分間の熱処理
乾燥を行った後、室温まで冷却した。塗布、熱処理乾燥
する工程を１５回繰り返した後、管状炉で５０ｍｌ／分
の酸素を流しながら７５０℃の温度で１時間焼成を行
い、膜厚が０．５０μｍのＢａＴｉＯ3 試料を作製し
た。
ｉＯ2 が形成されたものに電極となる白金（Ｐｔ）を６
５０℃でスパッタ蒸着してなる基板に、スピンコ−ティ
ング法により塗布し、３００℃に保持したホットプレ−
ト上で１分間、さらに７５０℃の温度で５分間の熱処理
乾燥を行った後、室温まで冷却した。塗布、熱処理乾燥
する工程を１５回繰り返した後、管状炉で５０ｍｌ／分
の酸素を流しながら７５０℃の温度で１時間焼成を行
い、膜厚が０．５０μｍのＢａＴｉＯ3 試料を作製し
た。
【００２９】得られた試料表面に直径０．２ｍｍの大き
さの金（Ａｕ）電極をスパッタ蒸着し、１０Ｖの電圧を
印加したときの電流の値を真空中（相対湿度０％）と大
気中（相対湿度６０％）で測定し、両者の比である（真
空）／（大気）の値を求め、表１に記載した。
さの金（Ａｕ）電極をスパッタ蒸着し、１０Ｖの電圧を
印加したときの電流の値を真空中（相対湿度０％）と大
気中（相対湿度６０％）で測定し、両者の比である（真
空）／（大気）の値を求め、表１に記載した。
【００３０】
【表１】
【００３１】この表１よりＴｉ／Ｂａのモル比が０．８
８〜１である場合には両者の比が１×１０2 以上であ
り、湿度差に対する電流の変動幅が大きく、感度が良好
な感湿素子が得られることが判る。特に、Ｔｉ／Ｂａの
モル比が０．９２〜０．９７である場合には良好であ
る。
８〜１である場合には両者の比が１×１０2 以上であ
り、湿度差に対する電流の変動幅が大きく、感度が良好
な感湿素子が得られることが判る。特に、Ｔｉ／Ｂａの
モル比が０．９２〜０．９７である場合には良好であ
る。
【００３２】図２に、Ｔｉ／Ｂａのモル比が０．９５の
組成比を持つ試料に対し、異なる相対湿度中において、
２Ｖ，５Ｖ，１０Ｖの電圧を印加した時の電流の値を示
す。
組成比を持つ試料に対し、異なる相対湿度中において、
２Ｖ，５Ｖ，１０Ｖの電圧を印加した時の電流の値を示
す。
【００３３】この図２から、相対湿度０〜８０％に対し
て電流の変動幅が大きく、感度が良好で相対湿度に比例
した感度を持つ感湿素子が得られることが判る。
て電流の変動幅が大きく、感度が良好で相対湿度に比例
した感度を持つ感湿素子が得られることが判る。
【００３４】図３にＴｉ／Ｂａのモル比が０．９５の試
料に対し、真空状態（相対湿度０％）、ＣＯ2 の流入、
真空状態、大気中（相対湿度６０％）と環境湿度を変化
させるとともに、５Ｖの電圧を印加した時の電流値の変
化の様子を示す。図３から環境湿度の変化に対して電流
が迅速に変化しており、高感度で応答性が良好なことが
判る。
料に対し、真空状態（相対湿度０％）、ＣＯ2 の流入、
真空状態、大気中（相対湿度６０％）と環境湿度を変化
させるとともに、５Ｖの電圧を印加した時の電流値の変
化の様子を示す。図３から環境湿度の変化に対して電流
が迅速に変化しており、高感度で応答性が良好なことが
判る。
【００３５】
【発明の効果】本発明の薄膜感湿素子では、塗布溶液に
含まれるＢａとＴｉの組成比を制御し、ＢａとＴｉのモ
ル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１．００からなるチタン
酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）で構成したので、容易に再
現性よく高感度で応答性のよい薄膜感湿素子を作製で
き、また耐熱性に優れ、薄膜の為小型化を達成できる。
含まれるＢａとＴｉの組成比を制御し、ＢａとＴｉのモ
ル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦１．００からなるチタン
酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）で構成したので、容易に再
現性よく高感度で応答性のよい薄膜感湿素子を作製で
き、また耐熱性に優れ、薄膜の為小型化を達成できる。
【図１】本発明の薄膜感湿素子を用いた湿度センサを示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】薄膜感湿素子の相対湿度の変化に対する電流値
の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
【図３】薄膜感湿素子の環境湿度の変化に対する電流値
の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
１・・・基板 ２，４・・・電極 ３・・・感湿素子
Claims (2)
- 【請求項１】チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）薄膜か
らなり、ＢａとＴｉのモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ≦
１．００を満足することを特徴とする薄膜感湿素子。 - 【請求項２】ＢａとＴｉを含む有機金属化合物と溶媒と
からなる原料溶液を用いて製造するペロブスカイト結晶
型の薄膜感湿素子の製造方法であって、前記原料溶液中
に含まれるＢａとＴｉのモル比が０．８８≦Ｔｉ／Ｂａ
≦１．００であることを特徴とする薄膜感湿素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7161914A JPH0915184A (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 薄膜感湿素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7161914A JPH0915184A (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 薄膜感湿素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915184A true JPH0915184A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15744431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7161914A Pending JPH0915184A (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 薄膜感湿素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0915184A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7562580B2 (en) * | 2006-09-15 | 2009-07-21 | Schlumberger Technology Corporation | Ruggedized pressure sensor |
-
1995
- 1995-06-28 JP JP7161914A patent/JPH0915184A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7562580B2 (en) * | 2006-09-15 | 2009-07-21 | Schlumberger Technology Corporation | Ruggedized pressure sensor |
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