JPS6179154A - イオンセンサ− - Google Patents
イオンセンサ−Info
- Publication number
- JPS6179154A JPS6179154A JP59202848A JP20284884A JPS6179154A JP S6179154 A JPS6179154 A JP S6179154A JP 59202848 A JP59202848 A JP 59202848A JP 20284884 A JP20284884 A JP 20284884A JP S6179154 A JPS6179154 A JP S6179154A
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- JP
- Japan
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- film
- ion
- coated
- oxide
- metallic
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、イオンセンサーに関する。さらに詳しくは
、液中における特定のイオンを選択的に検出でき、種々
の分析や測定に利用できる電界効果型トランジスタタイ
プのイオンセンサーに関スる。
、液中における特定のイオンを選択的に検出でき、種々
の分析や測定に利用できる電界効果型トランジスタタイ
プのイオンセンサーに関スる。
（ロ）従来技術
最近、電界効果型トランジスタのゲート電極を取り除い
た素子のゲート面上にイオン感応ガラスＷＮを形成した
タイプのイオンセンサーが提案すれておシ、イオン選択
性電界効果盤トランジスタ（以下工Ｓ −ＦＥＴ ）と
呼称されている。
た素子のゲート面上にイオン感応ガラスＷＮを形成した
タイプのイオンセンサーが提案すれておシ、イオン選択
性電界効果盤トランジスタ（以下工Ｓ −ＦＥＴ ）と
呼称されている。
か＼る工Ｓ −ＦＥＴのイオン感応ガラス膜は、一般的
なイオン選択性ガラス電極とは途って、できるだけ薄く
かつ均一なイオン感応ガラス膜をゲート面上く形成させ
る必要があるため、通常、所望のイオン感応酸化物ガラ
スの金属組成に対応する複数の金属アルコキシドの溶液
のゲート面上への塗布、加水分解及び加熱処理によって
作製されている。
なイオン選択性ガラス電極とは途って、できるだけ薄く
かつ均一なイオン感応ガラス膜をゲート面上く形成させ
る必要があるため、通常、所望のイオン感応酸化物ガラ
スの金属組成に対応する複数の金属アルコキシドの溶液
のゲート面上への塗布、加水分解及び加熱処理によって
作製されている。
しかしながら、このように形成されたイオン感応ガラス
膜は薄膜であるがゆえに、長期間の使用や溶液中への浸
漬保存中において加水分解により生じるわずかなガラス
膜の溶出現象によシ、正−ＦＥＴとしての感度の顕著な
低下及びドリフトの増大を来たし、ついには感度を示さ
なくなる。すなわち、薄膜であるためセンサーとし°て
の寿命が短かいという問題点があった。
膜は薄膜であるがゆえに、長期間の使用や溶液中への浸
漬保存中において加水分解により生じるわずかなガラス
膜の溶出現象によシ、正−ＦＥＴとしての感度の顕著な
低下及びドリフトの増大を来たし、ついには感度を示さ
なくなる。すなわち、薄膜であるためセンサーとし°て
の寿命が短かいという問題点があった。
（〕・）発明の目的
この発明は、上記問題点に＠みなされ友もので、長寿命
でかつドリフトの改善された工Ｓ −ＦＲＥＴを提供し
ようとするものである。
でかつドリフトの改善された工Ｓ −ＦＲＥＴを提供し
ようとするものである。
（ニ）発明の構成
かくしてこの発明によれば、電界効果型トフンジスタ素
子のゲート面上にイオン感応ガラス薄膜を形成してなり
、該イオン感応ガラス薄膜が、酸化フンタン成分を約０
．ｆ５〜１０モ／Ｉ／−含有する酸化物ガラスからなる
ことを特徴とするイオンセンサーが提供される。
子のゲート面上にイオン感応ガラス薄膜を形成してなり
、該イオン感応ガラス薄膜が、酸化フンタン成分を約０
．ｆ５〜１０モ／Ｉ／−含有する酸化物ガラスからなる
ことを特徴とするイオンセンサーが提供される。
図する金属組成に対応する有機金属化合物の溶液を塗布
する際、この溶液中にフンタン含有化合物を存在せしめ
、次いでその塗膜をその場で放置し加水分解を進めてゲ
μ化させ、その後加熱処理することＫよシ、最も簡便に
得ることができる。
する際、この溶液中にフンタン含有化合物を存在せしめ
、次いでその塗膜をその場で放置し加水分解を進めてゲ
μ化させ、その後加熱処理することＫよシ、最も簡便に
得ることができる。
上記有機金属化合物としては少なくとも水分の存在下加
水分解して対応する金属水酸化物を生成しうるものが挙
げられ、その具体例としては、低級金属アμコキシドや
金属アセチルアセトネートが挙げられ、例えばナトリウ
ムメトキｙド、シアμコキシカμｙクム、テトファμコ
キシンヲン、トリアμコキシアμミニクム、トリアμコ
キンホク素、力μシウムアセチμアセトネート、アμミ
ニクムアセチμアセトネート、チタンアセチルアセトネ
ート、亜鉛アセチルアセトネート、鉄ア七デμアセトネ
ート、カリクムアセチμアセトネート、ジμコニクムア
セチ〃アセトネート等が挙げられる。
水分解して対応する金属水酸化物を生成しうるものが挙
げられ、その具体例としては、低級金属アμコキシドや
金属アセチルアセトネートが挙げられ、例えばナトリウ
ムメトキｙド、シアμコキシカμｙクム、テトファμコ
キシンヲン、トリアμコキシアμミニクム、トリアμコ
キンホク素、力μシウムアセチμアセトネート、アμミ
ニクムアセチμアセトネート、チタンアセチルアセトネ
ート、亜鉛アセチルアセトネート、鉄ア七デμアセトネ
ート、カリクムアセチμアセトネート、ジμコニクムア
セチ〃アセトネート等が挙げられる。
上記有機金属化合物は通常、適宜組合せて用いられ、そ
の組合せは、所望のイオン感応酸化物ガラスの金属組成
に対応して決定される。例えばＦＩ＋感応性ガフガラｐ
Ｈｇ応ガフガラを意図する際には、 Ｓｌ、 Ｎａ及び
Ｃａの組成に対応する上記有機＋ 金属化合物を組合せて用いればよく、Ｎａ 感応性ガ
ラスを意図する際には、Ｓｉ、 Ｎａ、 Ａｌ１及びＢ
の組成に対応する有機金属化合物を組合せて用いればよ
く、Ｋ＋感応性ガラスを意図する際には、Ｓｌ。
の組合せは、所望のイオン感応酸化物ガラスの金属組成
に対応して決定される。例えばＦＩ＋感応性ガフガラｐ
Ｈｇ応ガフガラを意図する際には、 Ｓｌ、 Ｎａ及び
Ｃａの組成に対応する上記有機＋ 金属化合物を組合せて用いればよく、Ｎａ 感応性ガ
ラスを意図する際には、Ｓｉ、 Ｎａ、 Ａｌ１及びＢ
の組成に対応する有機金属化合物を組合せて用いればよ
く、Ｋ＋感応性ガラスを意図する際には、Ｓｌ。
Ｍ及びＫｔ−組合せて用いればよく、他の組合せについ
ても同様である。
ても同様である。
これらの有機金属化合物の溶媒としては、揮発性親水性
溶媒を用いるのが好ましく、この溶媒中に水分が含まれ
ていてもよい。揮発性親水性溶媒としては前述のごとく
例えばメタノ−μ、エタノ−μ等の低級アμコ一〃が適
当である。なお、溶Ｖ＆に溶解するに当って最も融点の
高い金属アμコキＶド又は金属アセチルアセトネートの
融点程度迄加熱してできるだけ均一な溶液とするのが望
ましい。
溶媒を用いるのが好ましく、この溶媒中に水分が含まれ
ていてもよい。揮発性親水性溶媒としては前述のごとく
例えばメタノ−μ、エタノ−μ等の低級アμコ一〃が適
当である。なお、溶Ｖ＆に溶解するに当って最も融点の
高い金属アμコキＶド又は金属アセチルアセトネートの
融点程度迄加熱してできるだけ均一な溶液とするのが望
ましい。
、上記有機金属化合物の溶液中に含有させるランタン含
有化合物としては、ランタンの低級アｙコキシドやフン
タンのアセチμアセトネートカ挙ケられ、これらのうち
前記低級アルコ−μに簡便に溶解しうるランタンアセチ
ルアセトネートを用いるのが好ましい。このランタンア
セチルアセトネートの含有量は、該溶液中に含まれる金
属をペーストシて約０．５〜１０モ〜−とするのが適し
ている。
有化合物としては、ランタンの低級アｙコキシドやフン
タンのアセチμアセトネートカ挙ケられ、これらのうち
前記低級アルコ−μに簡便に溶解しうるランタンアセチ
ルアセトネートを用いるのが好ましい。このランタンア
セチルアセトネートの含有量は、該溶液中に含まれる金
属をペーストシて約０．５〜１０モ〜−とするのが適し
ている。
０．５モ／Ｌ’−未満では得られたイオン感応ガラス膜
の耐久性の改谷が不充分であシ、１０モＡ／チを越える
と特定イオンに対する感度の低下が見られる点で不適当
である。
の耐久性の改谷が不充分であシ、１０モＡ／チを越える
と特定イオンに対する感度の低下が見られる点で不適当
である。
フンタン含有化合物が添加された有機金属化合物の溶液
のゲート面上への塗布は、通常、最終的に得られるガラ
ス膜が約０．１〜０．３μｍとなるよう調整される。
のゲート面上への塗布は、通常、最終的に得られるガラ
ス膜が約０．１〜０．３μｍとなるよう調整される。
上記、塗着され次溶液中の金属アμコキシドや金属アセ
チルアセトネート並びにフンタン含有化合物は溶媒を通
じて吸収される水分及び／又は含有水分によってそれぞ
れ徐々に加水分解され、溶媒の蒸散と共に均一なゲμ状
膜を形成する。このようにして得たゲμ状膜全約４５０
〜ツＯＯ℃程度に加熱することにより、ゲμ状膜の加水
分解物が脱水縮合して酸化フンタン成分を含んだ酸化物
ガラス状となり、この発明のイオン感応性ガラス薄膜が
得られる。
チルアセトネート並びにフンタン含有化合物は溶媒を通
じて吸収される水分及び／又は含有水分によってそれぞ
れ徐々に加水分解され、溶媒の蒸散と共に均一なゲμ状
膜を形成する。このようにして得たゲμ状膜全約４５０
〜ツＯＯ℃程度に加熱することにより、ゲμ状膜の加水
分解物が脱水縮合して酸化フンタン成分を含んだ酸化物
ガラス状となり、この発明のイオン感応性ガラス薄膜が
得られる。
このようにして得られたこの発明のイオンセンサーを第
１図に示し几。図中、（１）は、ソース部（１１）、ド
レイン部（１２）、ゲート部（１３）及びＳｉ、Ｏ，や
Ｓｉ、、Ｎ４からなる絶縁膜（１４）から構成されてな
るＦＥＴ素子を示し、（２）は約０．５〜１０モ、／Ｉ
／ＩＩＩの酸化ランタン（Ｌａ、Ｏ，）成分を含む酸化
物ガラスからなるイオン感応ガラス薄膜を示す。
１図に示し几。図中、（１）は、ソース部（１１）、ド
レイン部（１２）、ゲート部（１３）及びＳｉ、Ｏ，や
Ｓｉ、、Ｎ４からなる絶縁膜（１４）から構成されてな
るＦＥＴ素子を示し、（２）は約０．５〜１０モ、／Ｉ
／ＩＩＩの酸化ランタン（Ｌａ、Ｏ，）成分を含む酸化
物ガラスからなるイオン感応ガラス薄膜を示す。
かようなこの発明のイオンセンナ−は、極めて薄いイオ
ン感応ガフス膜を備えているＫもかかわらず少量の酸化
ランタン成分を含んでいるため、膜自体の耐久性が改善
されたもので、センサーとして優れた寿命を有しかつ出
力のドリフトも低減されたものである。そしてこの効果
は、少量の酸化フンタン成分によブイオン感応ガフス膜
の液中への溶出現象が押えられたことによるものと考え
られる。
ン感応ガフス膜を備えているＫもかかわらず少量の酸化
ランタン成分を含んでいるため、膜自体の耐久性が改善
されたもので、センサーとして優れた寿命を有しかつ出
力のドリフトも低減されたものである。そしてこの効果
は、少量の酸化フンタン成分によブイオン感応ガフス膜
の液中への溶出現象が押えられたことによるものと考え
られる。
ナ訃、この発明のイオンセンサーのイオン感応膜は、上
述し几以外に、予め酸化ランタン成分を所定量含有する
所望組成の酸化物ガラスを作製しこれをスパッタリング
に付して造膜することによっても得ることができる。
述し几以外に、予め酸化ランタン成分を所定量含有する
所望組成の酸化物ガラスを作製しこれをスパッタリング
に付して造膜することによっても得ることができる。
（ホ）実施例
長さ６．５ ｙｍ、幅０．５ｆｆ、厚み０．２餌の市販
のＦＩＴのゲート電極をＥＩＣ，ｌＪ／ＨＮｏ、 、（
３： ｌ ）混液によシ取り除き、このゲート面上に、
最終的に得られる酸化物ガラス組成がＳｉｎ、 （６４
−ｒ：ｉｖ％ ） ／ Ｎａ、０（１９，５４：ｔ’Ｗ
％ ） ／Ｍｇｏｓ （１０，５％Ｎ％ ） ／ Ｂｏ
ｏ３（３モ／Ｌ’ Ｓ ） ／ ’ｕ３−ｘｉｓ （３
％ ／”ＩＩ ）となるように、Ｓｉ（０ＣＪｓ）ｉ、
Ｎａ０Ｃ：Ｈ，、Ａｌ１ （００ｓＨｔ ）ｓ及ＣＦ
Ｂ（０ＣＪｓ）ｓ並びにヲンタンアセテμアセトネート
を溶解したメチμアμコーμ溶液を浸漬法によシ塗布し
た。
のＦＩＴのゲート電極をＥＩＣ，ｌＪ／ＨＮｏ、 、（
３： ｌ ）混液によシ取り除き、このゲート面上に、
最終的に得られる酸化物ガラス組成がＳｉｎ、 （６４
−ｒ：ｉｖ％ ） ／ Ｎａ、０（１９，５４：ｔ’Ｗ
％ ） ／Ｍｇｏｓ （１０，５％Ｎ％ ） ／ Ｂｏ
ｏ３（３モ／Ｌ’ Ｓ ） ／ ’ｕ３−ｘｉｓ （３
％ ／”ＩＩ ）となるように、Ｓｉ（０ＣＪｓ）ｉ、
Ｎａ０Ｃ：Ｈ，、Ａｌ１ （００ｓＨｔ ）ｓ及ＣＦ
Ｂ（０ＣＪｓ）ｓ並びにヲンタンアセテμアセトネート
を溶解したメチμアμコーμ溶液を浸漬法によシ塗布し
た。
なお、この溶液中の金属含量は約２！量チとし比。
このようにして塗布したＦＥＴ素子を空気中に放置して
空気中の湿分による上記金属アμコキシドやフンタンア
セチμアセトネートの加水分解及び溶媒の蒸発を進行さ
せることによシ、ゲート上にこれらの対応する金属水酸
化物を主体とするゲμ状膜を形成させた。次いで５００
ｃＯ湿温度下１時間熱処理することによりＬａ！Ｏｓ
成分ｔ−３モ／％／−含有し友酸化物ガラスからなるナ
トリタムイオン感応性ガラス薄＠Ｃ＊み約０．３μｍ）
ｔ−備えた第１図のごときこの発明のナトリウムイオン
センサーを得た。
空気中の湿分による上記金属アμコキシドやフンタンア
セチμアセトネートの加水分解及び溶媒の蒸発を進行さ
せることによシ、ゲート上にこれらの対応する金属水酸
化物を主体とするゲμ状膜を形成させた。次いで５００
ｃＯ湿温度下１時間熱処理することによりＬａ！Ｏｓ
成分ｔ−３モ／％／−含有し友酸化物ガラスからなるナ
トリタムイオン感応性ガラス薄＠Ｃ＊み約０．３μｍ）
ｔ−備えた第１図のごときこの発明のナトリウムイオン
センサーを得た。
なお、比較例として、最終的に得られる酸化物ガラス組
成が５ｉｌｌ （６６モ／Ｌ／％）／ＮＮＯ３２０モ／
Ｉ／チ）／／Ｊ鵞０３（ｘｘモｐチ）／烏０３（３モμ
−）となるよりに、すなわちＬａ２Ｏ３成分を除いた組
成となるように調製する以外、上記と同様にしてす ４
゜トリウムイオンセンサーを得念。
成が５ｉｌｌ （６６モ／Ｌ／％）／ＮＮＯ３２０モ／
Ｉ／チ）／／Ｊ鵞０３（ｘｘモｐチ）／烏０３（３モμ
−）となるよりに、すなわちＬａ２Ｏ３成分を除いた組
成となるように調製する以外、上記と同様にしてす ４
゜トリウムイオンセンサーを得念。
このようにして得られた実施例及び比較例のナトリウム
イオンセンサーを、０．１４ Ｍ／Ｊ Ｎａｔ中に浸漬
してその耐久性を調べた結果を第２図に示し友。
イオンセンサーを、０．１４ Ｍ／Ｊ Ｎａｔ中に浸漬
してその耐久性を調べた結果を第２図に示し友。
このように、ＬＩａ、Ｏ，成分を少量含有したイオン感
応膜を備えたイオンセンサーは、Ｌａ！０３成分を含有
しない従来の同様なイオンセンサーに比して耐久性が優
れており、優れ次寿命を有していることが判る。さらに
１測定時の電位応答性の点においても、実施例のイオン
センサーはドリフトが少なく安定したものであることも
判った。
応膜を備えたイオンセンサーは、Ｌａ！０３成分を含有
しない従来の同様なイオンセンサーに比して耐久性が優
れており、優れ次寿命を有していることが判る。さらに
１測定時の電位応答性の点においても、実施例のイオン
センサーはドリフトが少なく安定したものであることも
判った。
（へ）効果
以上述べ几ごとく、この発明のイオンセンサーは、優れ
た耐久性を有しかつイオンに対する応答性も安定化され
たものである。従って、工Ｓ −ＦＥＴ自体の軽量性、
小型化された形状、他の機器への組込みの容易性とも相
俟って、種々のイオンの測定に極めて有用なものでちる
。
た耐久性を有しかつイオンに対する応答性も安定化され
たものである。従って、工Ｓ −ＦＥＴ自体の軽量性、
小型化された形状、他の機器への組込みの容易性とも相
俟って、種々のイオンの測定に極めて有用なものでちる
。
第１図は、この発明のイオンセンサーを例示する構成説
明図、第２図は、この発明のイオンセンサーの耐久性を
比較例と共に示すグラフでおる。 （１）・・・ＦＥＴ素子、 （２）・・・イオン感応ガラス薄膜。 イー゛−′″−１
明図、第２図は、この発明のイオンセンサーの耐久性を
比較例と共に示すグラフでおる。 （１）・・・ＦＥＴ素子、 （２）・・・イオン感応ガラス薄膜。 イー゛−′″−１
Claims (1)
- （１）電界効果型トランジスタ素子のゲート面上にイオ
ン感応ガラス薄膜を形成してなり、該イオン感応ガラス
薄膜が、酸化ランタン成分を約０．５〜１０モル％含有
する酸化物ガラスからなることを特徴とするイオンセン
サー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59202848A JPS6179154A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | イオンセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59202848A JPS6179154A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | イオンセンサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6179154A true JPS6179154A (ja) | 1986-04-22 |
| JPH0437945B2 JPH0437945B2 (ja) | 1992-06-22 |
Family
ID=16464191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59202848A Granted JPS6179154A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | イオンセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6179154A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019537027A (ja) * | 2016-12-09 | 2019-12-19 | メトラー−トレド ゲーエムベーハー | 電気化学センサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5870154A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-26 | Kuraray Co Ltd | 陽イオンセンサ−の製造法 |
-
1984
- 1984-09-26 JP JP59202848A patent/JPS6179154A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5870154A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-26 | Kuraray Co Ltd | 陽イオンセンサ−の製造法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019537027A (ja) * | 2016-12-09 | 2019-12-19 | メトラー−トレド ゲーエムベーハー | 電気化学センサ |
| US11327044B2 (en) | 2016-12-09 | 2022-05-10 | Mettler-Toledo Gmbh | Electrochemical sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0437945B2 (ja) | 1992-06-22 |
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