JPS6021340B2 - ガス検知素子 - Google Patents
ガス検知素子Info
- Publication number
- JPS6021340B2 JPS6021340B2 JP7586577A JP7586577A JPS6021340B2 JP S6021340 B2 JPS6021340 B2 JP S6021340B2 JP 7586577 A JP7586577 A JP 7586577A JP 7586577 A JP7586577 A JP 7586577A JP S6021340 B2 JPS6021340 B2 JP S6021340B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- gas
- sensitivity
- conductivity
- cadmium oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属酸化物半導体、とくに酸化カドミウムの薄
膜を利用したガス検知素子に関するものである。
膜を利用したガス検知素子に関するものである。
金属酸化物半導体が特定のガスの吸着によって電気伝導
度が変化することは一般に知られており、これを薄膜と
してガス検知素子に用いることも試みられている。
度が変化することは一般に知られており、これを薄膜と
してガス検知素子に用いることも試みられている。
しかしながら薄膜として用いる場合には、感度と伝導度
の両方の機能を満足させることが困難であり、感度の良
好な金属酸化物半導体では一般には伝導度が低く、一方
伝導度を向上させるために膜厚を厚くすると感度が低下
してしまうという問題がある。また膜の厚さはガス感度
の点からは１００００Ａ以下にする必要があり、実用的
範囲としては５００〜４０００Ａの範囲が望ましい。こ
のような範囲の薄膜として実用的価値のある伝導度を有
するものに酸化カドミウム（Ｃｄ○）があるが、これを
用いた場合、ＣＯガスやィソブタンガスに対する感望度
が非常に低く、しかも空気中では７０ぴ○以上で昇華性
がありかつ各種のガス中では５００午０程度から昇華い
まじめるという問題がある。
の両方の機能を満足させることが困難であり、感度の良
好な金属酸化物半導体では一般には伝導度が低く、一方
伝導度を向上させるために膜厚を厚くすると感度が低下
してしまうという問題がある。また膜の厚さはガス感度
の点からは１００００Ａ以下にする必要があり、実用的
範囲としては５００〜４０００Ａの範囲が望ましい。こ
のような範囲の薄膜として実用的価値のある伝導度を有
するものに酸化カドミウム（Ｃｄ○）があるが、これを
用いた場合、ＣＯガスやィソブタンガスに対する感望度
が非常に低く、しかも空気中では７０ぴ○以上で昇華性
がありかつ各種のガス中では５００午０程度から昇華い
まじめるという問題がある。
一方、Ｓｎ０２，ｙ一Ｆｅ２０３，Ｇａ２Ｑ等は薄膜に
おいてもすぐれた感度を有するが、その抵抗値は余りに
も高く、しかも膜厚を増大させると感度が低下するため
に実用化できなかつた。本発明はこのような点に鑑み、
酸化カドミウムの薄膜を利用して、充分な伝導度を具備
させると共にＣＯガスやィソプタンガスに対する感度も
良好に発揮できるガス検知素子を提供することを目的と
するものである。
おいてもすぐれた感度を有するが、その抵抗値は余りに
も高く、しかも膜厚を増大させると感度が低下するため
に実用化できなかつた。本発明はこのような点に鑑み、
酸化カドミウムの薄膜を利用して、充分な伝導度を具備
させると共にＣＯガスやィソプタンガスに対する感度も
良好に発揮できるガス検知素子を提供することを目的と
するものである。
本発明は、酸化カドミウムを主成分とする金属酸化物半
導体の薄膜上に、Ｓｎ０２，ｙ−Ｆｅ２０３，Ｓの２と
Ｆｅ２０３との混合物、Ｇａｌの３，Ｂｉ２０３，Ｔｉ
０２，Ｇａ２０３からなる群の少なくとも一員の金属酸
化物半導体の薄膜を積層するとともに、前記両薄膜の合
成電気抵抗値を検出するための少なくとも一対の電極を
接続したものであり、これによって上記両機能を発揮さ
せたものである。
導体の薄膜上に、Ｓｎ０２，ｙ−Ｆｅ２０３，Ｓの２と
Ｆｅ２０３との混合物、Ｇａｌの３，Ｂｉ２０３，Ｔｉ
０２，Ｇａ２０３からなる群の少なくとも一員の金属酸
化物半導体の薄膜を積層するとともに、前記両薄膜の合
成電気抵抗値を検出するための少なくとも一対の電極を
接続したものであり、これによって上記両機能を発揮さ
せたものである。
素子の構成としては、図面に示すように、絶縁性基板１
の表面に酸化カドミウムの膜２を設け、その上にＳｎＱ
等のガス感度の良好な金属酸化物半導体の薄膜３を穣肩
してその両端部に電極４，４を設け、一方基板１の裏面
にに加熱用ヒータ６およびその電極７，７を吹設けるよ
うにすればよい。
の表面に酸化カドミウムの膜２を設け、その上にＳｎＱ
等のガス感度の良好な金属酸化物半導体の薄膜３を穣肩
してその両端部に電極４，４を設け、一方基板１の裏面
にに加熱用ヒータ６およびその電極７，７を吹設けるよ
うにすればよい。
膜３にはそれぞれ感ガス性の向上のために触媒を添加し
てもよい。酸化カドミウムに膜厚は１００〜５０００Ａ
の範囲、好ましくは２００〜２０００△の範囲で選定す
る。
てもよい。酸化カドミウムに膜厚は１００〜５０００Ａ
の範囲、好ましくは２００〜２０００△の範囲で選定す
る。
表面膜３の厚さは下地膜の厚さより薄くする必要があり
、用いられる材料や設定すべき感渡等によっても異なる
が、一般的にはできるだけ薄くすることが好ましく、実
用的には安定した膜が形成できる１００Ａ以上で適宜選
択すればよい。これらの膜の形成はスパッタリング法、
真空蒸着法、ＣＶＤ法等によって行なえばよい。
、用いられる材料や設定すべき感渡等によっても異なる
が、一般的にはできるだけ薄くすることが好ましく、実
用的には安定した膜が形成できる１００Ａ以上で適宜選
択すればよい。これらの膜の形成はスパッタリング法、
真空蒸着法、ＣＶＤ法等によって行なえばよい。
上記構成においては、感度は低いが伝導度のすぐれた酸
化カドミウム上に感度のすぐれた薄膜が形成されている
ために、検知すべきガスが発生した場合には表面膜によ
って吸着され、それによって下地の酸化カドミウムの膜
の伝導度が静電的に制御され、所定の出力信号を出すこ
とになる。
化カドミウム上に感度のすぐれた薄膜が形成されている
ために、検知すべきガスが発生した場合には表面膜によ
って吸着され、それによって下地の酸化カドミウムの膜
の伝導度が静電的に制御され、所定の出力信号を出すこ
とになる。
しかも下地の酸化カドミウム膜は表面膜な覆われて大気
との接触が絶たれるために昇華せず、安定である。一般
に薄膜型の感ガス半導体の動作機構は、薄膜表面への各
種ガスのイオン化吸着による静電場が薄膜内部のエネル
ギーレベルを変化させ、これにより伝導度を変化させる
ことにある。
との接触が絶たれるために昇華せず、安定である。一般
に薄膜型の感ガス半導体の動作機構は、薄膜表面への各
種ガスのイオン化吸着による静電場が薄膜内部のエネル
ギーレベルを変化させ、これにより伝導度を変化させる
ことにある。
従って、惑ガス性に最も重要なのは、各種ガスを効率よ
くイオン化吸着させる吸着媒としての機能と、ガスの吸
着によって生じる静電場による伝導度の制御機能とがそ
れぞれすぐれていることである。しかるに本発明におい
ては表面膜として、上記吸着媒としての機能のすぐれた
ものを用い、下地膜としては伝導性の良好な酸化カドミ
ウムの膜を用いてこの下地膜で伝導度の変化を取出すよ
うにしているために良好なガス検知が行なわれる。実施
例 １ スパッタリング法により、絶縁性基板上に膜厚４００Ａ
の酸化カドミウム膜を形成し、これを２５℃で湿度６５
％の雰囲気中でエタノール１０の風、ＣＯガス１０瓜餌
、ィソブタン１００■柵での各抵抗値を測定すると、そ
れぞれ１皿ＫＱ，１７ＫＱ，１８ＫＱであった。
くイオン化吸着させる吸着媒としての機能と、ガスの吸
着によって生じる静電場による伝導度の制御機能とがそ
れぞれすぐれていることである。しかるに本発明におい
ては表面膜として、上記吸着媒としての機能のすぐれた
ものを用い、下地膜としては伝導性の良好な酸化カドミ
ウムの膜を用いてこの下地膜で伝導度の変化を取出すよ
うにしているために良好なガス検知が行なわれる。実施
例 １ スパッタリング法により、絶縁性基板上に膜厚４００Ａ
の酸化カドミウム膜を形成し、これを２５℃で湿度６５
％の雰囲気中でエタノール１０の風、ＣＯガス１０瓜餌
、ィソブタン１００■柵での各抵抗値を測定すると、そ
れぞれ１皿ＫＱ，１７ＫＱ，１８ＫＱであった。
また清浄大気中では２１ＫＯであった。ついでこの膜上
に膜厚約２００ＡのＳｎ０２膜を積層した後上記同様の
測定を行なうと、それぞれ２．歌Ｑ，３．級○，４．１
ＫＱであり、また清浄大気中では１郷○であった。これ
より、Ｃｄ○単独の膜に対して表面膜を形成したものは
感ガス性が大幅に向上することがわかる。実施例 ２ 反応スパッタリング法により、膜厚約４００Ａの酸化カ
ドミウム膜を絶縁基板上に形成させた。
に膜厚約２００ＡのＳｎ０２膜を積層した後上記同様の
測定を行なうと、それぞれ２．歌Ｑ，３．級○，４．１
ＫＱであり、また清浄大気中では１郷○であった。これ
より、Ｃｄ○単独の膜に対して表面膜を形成したものは
感ガス性が大幅に向上することがわかる。実施例 ２ 反応スパッタリング法により、膜厚約４００Ａの酸化カ
ドミウム膜を絶縁基板上に形成させた。
この膜は５００ｑｏにおいて約２血０の抵抗値を示した
。この膜上に各種の金属酸化物半導体を、スパッタリン
グ法によって膜厚約２００Ａの厚さに積層させてＣＯガ
スおよびィソブタンガスに対するガス感度を調べた結果
を第１表に示す。感度としては（ＲＡ−Ｒ）／Ｒ〔ＲＡ
は清浄大気中の抵抗値、ＲはＣＯガスまたはィソプタン
中の抵抗値〕で示している。なお、下地膜の形成をスパ
ッタリング、蒸着、ＣＶＤ等で行なった場合も結果はほ
ぼ同じであった。表面膜については他の方法で行なった
ものも大差はなかったが、Ｓｎ０２については真空蒸着
による場合は感度がやや低くなる。第 １ 表第１表に
示されるように、酸化カドミウム上にガス吸着能のすぐ
れた表面膜を積層させたものはいずれもＣＯガスおよび
ィソブタンに対してすぐれた感度を示している。
。この膜上に各種の金属酸化物半導体を、スパッタリン
グ法によって膜厚約２００Ａの厚さに積層させてＣＯガ
スおよびィソブタンガスに対するガス感度を調べた結果
を第１表に示す。感度としては（ＲＡ−Ｒ）／Ｒ〔ＲＡ
は清浄大気中の抵抗値、ＲはＣＯガスまたはィソプタン
中の抵抗値〕で示している。なお、下地膜の形成をスパ
ッタリング、蒸着、ＣＶＤ等で行なった場合も結果はほ
ぼ同じであった。表面膜については他の方法で行なった
ものも大差はなかったが、Ｓｎ０２については真空蒸着
による場合は感度がやや低くなる。第 １ 表第１表に
示されるように、酸化カドミウム上にガス吸着能のすぐ
れた表面膜を積層させたものはいずれもＣＯガスおよび
ィソブタンに対してすぐれた感度を示している。
また複合酸化物も、酸化物の混合によって感ガス性が損
われることなくすぐれた特性を示している。以上説明し
たように、本発明は下地膜として酸化カドミウムを用い
、この上にガス吸着能のすぐれた金属酸化物を積層させ
ることによってガス感度を向上させ、これによって薄膜
型のガス検知素子として実用的価値のある特性を具備さ
せたものである。
われることなくすぐれた特性を示している。以上説明し
たように、本発明は下地膜として酸化カドミウムを用い
、この上にガス吸着能のすぐれた金属酸化物を積層させ
ることによってガス感度を向上させ、これによって薄膜
型のガス検知素子として実用的価値のある特性を具備さ
せたものである。
図面は本発明の実施例を示す断面図である。
１・・・・・・絶縁性基板、２・・・・・・下地酸化カ
ドミウム膜、３・・・・・・表面膜。
ドミウム膜、３・・・・・・表面膜。
Claims (1)
- １ 酸化カドミウムを主成分とする金属酸化物半導体の
薄膜上に、ＳｎＯ＿２，γ−Ｆｅ＿２Ｏ＿３，ＳｎＯ＿
２とＦｅ＿２Ｏ＿３との混合物、ＧａｌｎＯ＿３，Ｂｉ
＿２Ｏ＿３，ＴｉＯ＿２，Ｇａ＿２Ｏ＿３からなる群の
少なくとも一員の金属酸化物半導体の薄膜を積層すると
ともに、前記両薄膜の合成電気抵抗値を検出するための
少なくとも一対の電極を接続したことを特徴とするガス
検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7586577A JPS6021340B2 (ja) | 1977-06-24 | 1977-06-24 | ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7586577A JPS6021340B2 (ja) | 1977-06-24 | 1977-06-24 | ガス検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS549995A JPS549995A (en) | 1979-01-25 |
| JPS6021340B2 true JPS6021340B2 (ja) | 1985-05-27 |
Family
ID=13588563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7586577A Expired JPS6021340B2 (ja) | 1977-06-24 | 1977-06-24 | ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6021340B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8610442D0 (en) * | 1986-04-29 | 1986-06-04 | Shell Int Research | Regeneration of spent alumina-based catalysts |
| US5012671A (en) * | 1988-11-15 | 1991-05-07 | Ricoh Company, Ltd. | Gas detecting device |
-
1977
- 1977-06-24 JP JP7586577A patent/JPS6021340B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS549995A (en) | 1979-01-25 |
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