JPH0122963B2 - - Google Patents
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- JPH0122963B2 JPH0122963B2 JP58020366A JP2036683A JPH0122963B2 JP H0122963 B2 JPH0122963 B2 JP H0122963B2 JP 58020366 A JP58020366 A JP 58020366A JP 2036683 A JP2036683 A JP 2036683A JP H0122963 B2 JPH0122963 B2 JP H0122963B2
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- zinc oxide
- humidity
- thin film
- oxide thin
- humidity sensor
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Landscapes
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よりなる
湿度センサに関するものである。
湿度センサに関するものである。
従来から存在する電気抵抗式の湿度センサとし
ては、櫛型電極上に固体電解質を高分子材料と架
橋重合させた有機物皮膜からなる湿度センサ、あ
るいは多孔性金属酸化物磁器を用いた湿度センサ
が知られている。しかしながら前者の有機物皮膜
からなる湿度センサは、高温での使用ができない
こと、長時間の結露した環境下では電解質が溶け
出すなどの欠点があつた。
ては、櫛型電極上に固体電解質を高分子材料と架
橋重合させた有機物皮膜からなる湿度センサ、あ
るいは多孔性金属酸化物磁器を用いた湿度センサ
が知られている。しかしながら前者の有機物皮膜
からなる湿度センサは、高温での使用ができない
こと、長時間の結露した環境下では電解質が溶け
出すなどの欠点があつた。
また多孔性金属酸化物磁器を用いた湿度センサ
は初期においてはすぐれた湿度応答を有するもの
があるが、長時間使用すると、水分子が空孔の奥
深くに浸入し、化学吸着するようになり、表面抵
抗は上昇する。これを再生するため加熱によるク
リーニングが必要となり、ヒータ制御回路という
複雑な機構が必要である。
は初期においてはすぐれた湿度応答を有するもの
があるが、長時間使用すると、水分子が空孔の奥
深くに浸入し、化学吸着するようになり、表面抵
抗は上昇する。これを再生するため加熱によるク
リーニングが必要となり、ヒータ制御回路という
複雑な機構が必要である。
一方酸化亜鉛を用いた湿度センサも従来からよ
く知られている。これはセラミツク、ガラスなど
の絶縁基板の上に酸化亜鉛の薄層を形成し、さら
にこの上に一対の検出電極を形成したものであ
る。この湿度センサは雰囲気の湿度が変化したと
き抵抗値が変化するという特性を有するものであ
り、応答性が速いという特徴をもつている。
く知られている。これはセラミツク、ガラスなど
の絶縁基板の上に酸化亜鉛の薄層を形成し、さら
にこの上に一対の検出電極を形成したものであ
る。この湿度センサは雰囲気の湿度が変化したと
き抵抗値が変化するという特性を有するものであ
り、応答性が速いという特徴をもつている。
ところがこの抵抗値は実用測定範囲内にあるこ
とが重要であるが、酸化亜鉛の場合抵抗値をこの
実用測定範囲内に抑えることがむづかしく、また
この範囲内にコントロールするに用いる元素もあ
まり知られていない。
とが重要であるが、酸化亜鉛の場合抵抗値をこの
実用測定範囲内に抑えることがむづかしく、また
この範囲内にコントロールするに用いる元素もあ
まり知られていない。
この発明は抵抗値が実用測定範囲内にある酸化
亜鉛薄膜よりなる湿度センサを提供するべく検討
の結果、感湿要素が鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よ
りなる湿度センサを提供するべく検討の結果、感
湿要素が鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よりなる湿度
センサを見出したのである。
亜鉛薄膜よりなる湿度センサを提供するべく検討
の結果、感湿要素が鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よ
りなる湿度センサを提供するべく検討の結果、感
湿要素が鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よりなる湿度
センサを見出したのである。
そしてこの湿度センサは、
(1) 湿度測定範囲が10％から90％まで広いこと。
(2) 常温のみならず、200℃までの高温部におい
ても従来の有機物に比べてすぐれた感湿特性を
示すこと。
ても従来の有機物に比べてすぐれた感湿特性を
示すこと。
(3) 実用測定範囲内の抵抗値を有すること。
(4) 加熱によるクリーニング処理なしで湿度の連
続流定が可能であること。
続流定が可能であること。
などの効果を奏することがきるのである。
以下この発明の湿度センサについて詳細を説明
する。
する。
第１図はこの発明にかかる湿度センサの一例を
示す概略平面図である。
示す概略平面図である。
１はセラミツク、ガラスなどの絶縁基板であ
り、この基板１上にはくし歯状の一対の検出電極
２，３が形成され、さらにくし歯部分を覆うよう
に感湿要素である酸化亜鉛薄膜４が形成されてい
る。
り、この基板１上にはくし歯状の一対の検出電極
２，３が形成され、さらにくし歯部分を覆うよう
に感湿要素である酸化亜鉛薄膜４が形成されてい
る。
５，６は検出電極２，３にそれぞれ接続された
端子である。なお、図示していないが、酸化亜鉛
薄膜４上に検出電極２，３を形成方法あるいは上
下平行電極によるバルク型のものであつてもよ
く、電極はAu，Ni，Cr，Ti，Cu，Feなどの導
電性物質をマスク蒸着法により形成すればよい。
端子である。なお、図示していないが、酸化亜鉛
薄膜４上に検出電極２，３を形成方法あるいは上
下平行電極によるバルク型のものであつてもよ
く、電極はAu，Ni，Cr，Ti，Cu，Feなどの導
電性物質をマスク蒸着法により形成すればよい。
酸化亜鉛薄膜４を形成する手段としては、例え
ばスパツタリング法、真空蒸着法、イオンプレー
テイング法などがあり、特に形成手段の容易さか
ら反応性スパツタリング法が適している。
ばスパツタリング法、真空蒸着法、イオンプレー
テイング法などがあり、特に形成手段の容易さか
ら反応性スパツタリング法が適している。
この発明において、感湿要素である酸化亜鉛薄
膜４に含有させる鉛の使用範囲としては0.1〜20
原子％、より好ましくは１〜５％が望ましい。
膜４に含有させる鉛の使用範囲としては0.1〜20
原子％、より好ましくは１〜５％が望ましい。
この理由は、鉛が0.1原子％以下では抵抗値は
108Ω以上になり、実用測定可能範囲を越え、ま
た20原子％以上になると湿度に対する抵抗変化が
小さくなり、何れも湿度センサとしては不適当な
ためである。
108Ω以上になり、実用測定可能範囲を越え、ま
た20原子％以上になると湿度に対する抵抗変化が
小さくなり、何れも湿度センサとしては不適当な
ためである。
以下この発明を一実施例により詳述する。
実施例
アルミナ基板上に、くし歯の間隔が0.5mm、対
向長が65mmの金からなるくし歯状の検出電極を形
成した。
向長が65mmの金からなるくし歯状の検出電極を形
成した。
さらにこの上にくし歯部分を覆うように、鉛を
含有する酸化亜鉛薄膜を形成した。この酸化酸化
亜鉛薄膜の形成は次のようにして行つた。
含有する酸化亜鉛薄膜を形成した。この酸化酸化
亜鉛薄膜の形成は次のようにして行つた。
くし歯状の検出電極を形成したアルミナ基板を
スパツタリング装置の陽極側に設置し、金属亜鉛
に鉛を３原子％含有させた合金をターゲツトとし
て陰極に配置した。そしてスパツタリング室内の
真空圧を５×10-7Torrとし、酸素（O2）とアル
ゴン（Ar）の比率50：50からなる混合ガスをス
パツタリング室内に導入し、該室内を３×
10-4Torrの圧力に保つた。
スパツタリング装置の陽極側に設置し、金属亜鉛
に鉛を３原子％含有させた合金をターゲツトとし
て陰極に配置した。そしてスパツタリング室内の
真空圧を５×10-7Torrとし、酸素（O2）とアル
ゴン（Ar）の比率50：50からなる混合ガスをス
パツタリング室内に導入し、該室内を３×
10-4Torrの圧力に保つた。
その後排気弁を調整し、スパツタリング室圧力
が1.5×10-1Torrになるよう調整し、300Wの高周
波電源を供給してくし歯状の検出電極を有するア
ルミナ基板の上に鉛を含有する酸化亜鉛薄膜を形
成した。
が1.5×10-1Torrになるよう調整し、300Wの高周
波電源を供給してくし歯状の検出電極を有するア
ルミナ基板の上に鉛を含有する酸化亜鉛薄膜を形
成した。
なお、この実施例ではターゲツトとして金属亜
鉛を用い、反応性スパツタリング法により酸化亜
鉛薄膜を形成したが、ターゲツトとしてPbOなど
の鉛化合物を含有した酸化亜鉛焼結体を用いて酸
化亜鉛薄膜を形成してもよい。
鉛を用い、反応性スパツタリング法により酸化亜
鉛薄膜を形成したが、ターゲツトとしてPbOなど
の鉛化合物を含有した酸化亜鉛焼結体を用いて酸
化亜鉛薄膜を形成してもよい。
かくして得たスパツタリング法にもとづく酸化
亜鉛薄膜は、その形成時には表面に欠陥構造を多
く含み、ガスなどが吸着しやすいため、150℃、
24時間のアニールを行つた。このアニールにより
該酸化亜鉛薄膜の抵抗値は膜形成時より幾分高く
なるが、抵抗値の経時変化が小さくなる。
亜鉛薄膜は、その形成時には表面に欠陥構造を多
く含み、ガスなどが吸着しやすいため、150℃、
24時間のアニールを行つた。このアニールにより
該酸化亜鉛薄膜の抵抗値は膜形成時より幾分高く
なるが、抵抗値の経時変化が小さくなる。
このようにして得られた湿度センサについて、
相対湿度に対する電気抵抗変化を測定したところ
第２図の如き結果が得られ、その応答性は相対湿
度95％の恒湿槽から55％の室内へ取出した場合平
衡湿度の90％に相当する抵抗値を示すのに20秒と
いう早さを示した。
相対湿度に対する電気抵抗変化を測定したところ
第２図の如き結果が得られ、その応答性は相対湿
度95％の恒湿槽から55％の室内へ取出した場合平
衡湿度の90％に相当する抵抗値を示すのに20秒と
いう早さを示した。
これに対し、鉛を用いない酸化亜鉛のみ薄膜か
らなる湿度センサでは、抵抗値は低いが、相対湿
度50％までは抵抗値が緩やかに上昇し、相対湿度
50％でピークに達し、さらに相対湿度が上昇する
と逆に抵抗値が下降するようになり、実用上不適
当なものであつた。
らなる湿度センサでは、抵抗値は低いが、相対湿
度50％までは抵抗値が緩やかに上昇し、相対湿度
50％でピークに達し、さらに相対湿度が上昇する
と逆に抵抗値が下降するようになり、実用上不適
当なものであつた。
第１図はこの発明にかかる湿度センサの一例を
示す概略平面図、第２図は相対湿度―電気抵抗特
性図である。 １……絶縁基板、２，３……検出電極、４……
酸化亜鉛薄膜。
示す概略平面図、第２図は相対湿度―電気抵抗特
性図である。 １……絶縁基板、２，３……検出電極、４……
酸化亜鉛薄膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 感湿要素が鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よりな
ることを特徴とする湿度センサ。 ２ 酸化亜鉛薄膜に含有する鉛の量が0.1〜20原
子％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020366A JPS59147401A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020366A JPS59147401A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59147401A JPS59147401A (ja) | 1984-08-23 |
| JPH0122963B2 true JPH0122963B2 (ja) | 1989-04-28 |
Family
ID=12025078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58020366A Granted JPS59147401A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59147401A (ja) |
-
1983
- 1983-02-09 JP JP58020366A patent/JPS59147401A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59147401A (ja) | 1984-08-23 |
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