JPH01321601A - Moisture sensitive substance film and manufacture thereof - Google Patents

Moisture sensitive substance film and manufacture thereof

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JPH01321601A
JPH01321601A JP63155480A JP15548088A JPH01321601A JP H01321601 A JPH01321601 A JP H01321601A JP 63155480 A JP63155480 A JP 63155480A JP 15548088 A JP15548088 A JP 15548088A JP H01321601 A JPH01321601 A JP H01321601A
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indium
moisture
film
indium oxide
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Masao Yokoyama
横山 昌夫
Tsutomu Nanao
勉 七尾
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To speed up responsiveness in case of using the title film for a humidity sensor and make it excellent also in environmental resistance by making indium oxide contain alkaline metal or alkaline earth metal so as to form the film. CONSTITUTION:Solution containing alkaline earth metal, etc., and indium compound is applied onto a substrate and is dried, and then it is heat-treated so as to produce a humidity sensitive film. When water molecules are absorbed on the indium oxide film that contain alkaline metal, etc., the water molecules are partially dissociated and protons are created. Since the absorption amounts of water molecules change according to the change of the relative humidity, proton concentration also changes according to it and sufficient impedance change in accordance with the change of the relative humidity arises, so the film can be used as a moisture sensitive substance. The moisture sensitive substance film obtained in this way is fact in responsiveness and also excellent in environmental resistance, and it has sufficient long-term stability as long as it is used as a humidity sensor.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 禾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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a moisture 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。
[Conventional technology/problems to be solved by the invention] Up until now, humidity sensors for humidity sensors have been made using the expansion caused by moisture absorption, such as hair, while porous ceramic sintered bodies and polymeric thin films have been used as humidity sensors. There are known methods that utilize alternating current impedance (hereinafter referred to as impedance) changes and capacitance changes.

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, devices that utilize the expansion of hair or the like have problems such as slow response speed and low accuracy and reliability.

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 porous ceramic sintered bodies have excellent environmental resistance due to the characteristics of the ceramic material, they have slow response times, chemical adsorption of adsorbed water, and deterioration due to an accompanying increase in element impedance. There are problems such as the possibility of small size compounding or multifunctionalization by combining with other sensors.

さらに、高分子系薄膜では応答速度は比較的速く、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。
Furthermore, the response speed of polymeric thin films is relatively fast, and moisture-sensitive materials with excellent sensitivity are beginning to be commercially available, but they have the disadvantages of being organic, such as poor environmental resistance and a narrow operating temperature range. 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 Problem] In view of the above circumstances, the inventors of the present invention have conducted extensive research and have found that an indium oxide thin film containing an alkali metal and/or an alkaline earth metal has a high resistance to changes in relative humidity. It was discovered that the film exhibits sufficient impedance change and can be used as a high-performance moisture-sensitive 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。
In other words, when indium oxide contains an alkali metal and/or an alkaline earth metal to form a thin film, the impedance of the thin film increases and the impedance change due to moisture adsorption becomes large, making it easier to detect and making it useful as a humidity sensor. The present inventors have discovered that the response speed when used is much faster than that of conventional humidity sensors, and the humidity sensor has superior environmental resistance, leading to the completion of 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 relates to a moisture sensitive thin film made of indium oxide containing an alkali metal and/or alkaline earth metal (hereinafter also referred to as alkali metal, etc.) provided on a substrate, and an alkali metal compound and/or alkaline earth metal compound and/or alkaline earth metal. The present invention relates to a method of manufacturing the moisture-sensitive thin film by applying a solution containing a similar metal compound (hereinafter also referred to as an alkali metal compound) and an indium compound onto a substrate, drying it, and then heat-treating it.

[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 a moisture sensitive element that utilizes the change in impedance of the thin film of the moisture sensitive body due to moisture adsorption, the amount of protons changes as protons are generated by the dissociation of adsorbed water molecules, and the conductivity changes with the change in the amount of protons. In order to do this, the impedance of the moisture-sensitive thin film changes in response to changes 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 using an indium oxide thin film as a moisture-sensitive thin film, indium oxide alone has a low resistivity;
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 an indium oxide thin film as a moisture-sensitive thin film, it is necessary to increase its electrical resistivity, which can be achieved 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 increases rapidly.

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、水分子が部分的に解離してプロト
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 onto this indium oxide thin film containing an alkali metal or the like, the water molecules partially dissociate to generate protons. Since the amount of adsorbed water molecules changes in accordance with changes in relative humidity, the proton concentration also changes accordingly, and a sufficient change in impedance occurs in response to changes in relative humidity, so indium oxide thin films containing alkali metals, etc. Can be used as a moisture sensitive body.

[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 consists of an indium oxide thin film containing an alkali metal and/or an alkaline earth metal (alkali metal, etc.).

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 In03(Mはアルカリ金属)、
M” In204 (Fはアルカリ上類金属)で表わさ
れるインジウム酸塩(たとえばに31nOi、Mg1n
204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 metals, etc. in the indium oxide containing alkali metals, etc. include not only those existing in a metallic state, but also those existing in an oxide state, a hydroxide state, or a hydrated state thereof. It is a concept. In addition, "contained" refers to a state in which indium oxide and an alkali metal, etc. are mutually diffused, dispersed, or dissolved in solid solution, a state in which alkali metal, etc. is segregated at the grain boundaries of indium oxide particles, or a state in which alkali metals, etc. are segregated at the grain boundaries of alkali metal, etc. particles. In a state in which indium oxide is segregated, and furthermore, the general formula: M3 In03 (M is an alkali metal),
M” In204 (F is an upper alkali metal)
204, etc.) is formed in whole or in part, and as long as the thin film finally formed on the substrate is in this state, it is limited to the manufacturing method etc. Instead, it can be used as indium oxide containing an alkali metal or the like used in the present invention.

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
トロンチウム、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 metals and alkaline earth metals include the alkali metals and alkaline earth metals 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 metals are preferred because they are easy to form a uniform thin film and have good moisture sensitivity characteristics. A combination of the above is preferred.

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・(2
)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
つるためには、5〜200モル%、さらには10〜20
0モル%であるのが好ましい。
The content of the alkali metal etc. is such that the resistivity of the indium oxide thin film is higher than a certain level, for example, 104Ω・(2
), so it is preferably 5 mol % or more based on indium. In addition, in order to obtain a homogeneous moisture-sensitive thin film, it is preferable that the amount is 500 mol% or less based on indium, although it depends on the alkali metal added. For good vines, 5 to 200 mol%, more preferably 10 to 20
Preferably it is 0 mol%.

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 are no particular limitations on the purity of the alkali metal, etc. and indium oxide constituting the indium oxide containing the alkali metal, etc., and any purity that is commercially available or manufactured may be used.

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いてもよい。
The thin film of the moisture sensitive body made of indium oxide containing an alkali metal etc. of the present invention may contain other substances in an amount of 10 mol% or less relative to indium, as long as it does not adversely affect the performance as a moisture sensitive body. metals may be included.

前記能の金属の具体例としては、たとえばTI。Specific examples of the above-mentioned metal include TI.

■、C「、Mns Fes 00% Niq CL1%
 Zn5B % AI% 91%Ge、 P 、 Pb
、 Zr、Nbs No、Snなどがあげられる。
■, C", Mns Fes 00% Niq CL1%
Zn5B% AI% 91%Ge, P, Pb
, Zr, Nbs No., Sn, etc.

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
膜厚であるが、厚い方が感湿体のインピーダンスが低く
なるため、測定湿度範囲が広がり有利であるが、10虜
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、
0.02〜5 um、さらには0.05〜2ρ程度の膜
厚のものが好ましい。
Next, regarding the thickness of the indium oxide moisture-sensitive body thin film containing alkali metals, etc., the thicker it is, the lower the impedance of the moisture-sensitive body, which is advantageous in broadening the measurement humidity range. When an indium oxide thin film containing an alkali metal or the like is formed, cracks and peeling tend to occur, making it difficult to form a homogeneous thin film. therefore,
A film thickness of about 0.02 to 5 um, more preferably about 0.05 to 2 ρ, 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, an indium oxide thin film containing an alkali metal or the like as described above is provided on a 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 is capable of forming and holding an indium oxide thin film containing alkali metals, etc., but glass substrates such as soda glass and quartz glass, ceramic substrates such as alumina, stainless steel, silicon, and polyimide films may be used. A substrate manufactured by E.g., etc. is preferable because it has good 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 explained.

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
膜か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 alkali metals, etc. of the present invention, and it can be obtained by a method similar to the method for obtaining a normal indium oxide thin film.
CVD method (chemical vapor deposition method) is a method to more easily obtain indium oxide thin film containing alkali metal etc.
, alkali metal compounds and/or alkaline earth metals, rather than thin film formation techniques using vacuum techniques such as sputtering and vacuum evaporation, or spray methods in which a metal compound solution is sprayed onto a high-temperature substrate and thermally decomposed. The coating and thermal decomposition method of a solution containing a compound (alkali metal compound, etc.) and indium compound is relatively easier to add alkali metals, etc., and is suitable for humidity sensors that have the surface porosity necessary for adsorption of water molecules. It is preferable as a moisture-sensitive thin film and is excellent in that it is easy to change.

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。
In addition, indium oxide thin films containing no alkali metals are formed on substrates containing alkali metals such as soda glass using film forming techniques such as CVD, sputtering, vacuum evaporation, coating and thermal decomposition, and spraying. However, it is also possible to adopt a method in which an alkali metal or the like is diffused and contained in the indium oxide thin film from the substrate by thermal diffusion by subsequently performing a heat treatment. However, as a method for easily obtaining a moisture sensitive thin film having good and reproducible moisture sensitive characteristics, the above-mentioned coating thermal decomposition method is excellent.

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
(■): I n (OR1)3          (1)(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(■): In(OR1)     Y          [I
I)3−a    a (式中、R1は前記と同じ、Yはキレート能を存する官
能基またはハロゲン原子、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f1)、一般式[11)で表わされる化合物の縮
合多口体、 一般式(I[D 。
As an organic indium compound which is a type of indium compound used in the coating thermal decomposition method of a solution containing an alkali metal compound and an indium compound, for example, the general formula (■): I n (OR1) 3 (1) (in the formula , R1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms), general formula (■): In(OR1) Y [I
I) Indium partial alkoxides represented by 3-a a (wherein R1 is the same as above, Y is a functional group having chelating ability or a halogen atom, and a is an integer of 1 to 2), general formula f1 ), a condensed polyester of the compound represented by the general formula [11), the general formula (I[D .

I n (OCOR2)3         (I[D
(式中、R2は水素原子または炭素数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。
I n (OCOR2)3 (I[D
Indium carboxylates represented by (wherein, R2 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms), β-diketone complexes that are reactants of indium with acetylacetone, benzoylacetone, etc., trimethyl Examples include alkylindiums such as indium, organic indium compounds such as triphenylindium, but are not limited to these.

前記一般式(1)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(It)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 (1) include:
Specific examples of compounds represented by general formula (It) such as triethoxyindium and tripropoxyindium include compounds represented by general formula (III) such as indium dibutoxy chloride.
Specific examples of compounds represented by include indium acetate,
Examples include indium oxalate, indium tartrate, 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 also be used. These compounds may be used alone,
Two or more types may be used as a mixture, but they are soluble in organic solvents,
Particularly preferred are those that decompose into indium oxide when heated to 350°C or higher.

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存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 acid 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, Examples include, but are not limited to, glycol ethers such as ethyl cellosolve, nitrogen-containing organic solvents such as N-methyl-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、マグネシウムジェ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。
In the case of containing alkali metals, etc., any compound may be used, as long as it is soluble in the above organic solvent among organic compounds and inorganic compounds containing alkali metals. For example, hydroxylation of alkali metals, etc. alkoxides of alkali metals and alkaline earth metals such as sodium methylate, sodium ethylate, and magnesium jetoxide; alkoxides of alkali metals and alkaline earth metals such as sodium octylate, lithium octylate, and magnesium octylate. Organic compounds such as carboxylic acid salts are preferred 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〜l0ff
i量96である。
The metal content in the solution may be selected as appropriate to achieve an appropriate hydrolysis rate during application and to adjust the film thickness, but is usually 0.5 to 20% by weight, preferably 3 to 10% by weight.
The i amount is 96.

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, inorganic metal salts, organic metal salts, thickeners, stabilizers, etc. may be added that do not impede the purpose of the present invention.

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。
There are no particular limitations on the method for applying the solution containing the alkali metal compound and the indium compound onto the substrate, and any commonly used methods such as dip coating, spraying, and spin coating may be used.

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、溶媒が揮発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 dried after being applied onto the substrate, as long as the temperature is such that the solvent evaporates. Therefore, although it varies depending on the solvent used, it is usually 50 to 300℃.
It is.

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、良好な感湿特性かえられにくくな
ってしまうため、基板材料にもよるが、1000℃程度
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 should be at least the temperature at which the organic indium compound turns into indium oxide through thermal decomposition, and usually requires a temperature of about 350°C or higher, but in order to obtain a moisture-sensitive thin film with excellent reproducibility, It is desirable to bake at a temperature of about 400°C or higher. However, if the firing temperature is too high, the densification of the thin film will be promoted and it will be difficult to maintain good moisture sensitivity characteristics. is preferred.

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 obtained in this way increases the impedance of the thin film itself, and the impedance change due to moisture adsorption becomes large, making it easier to detect and exhibiting a very high response speed when used as a humidity sensor. It is fast, has excellent environmental resistance, and has sufficient long-term stability for use as a humidity sensor. Furthermore, if a moisture sensitive element is manufactured using this moisture sensitive thin film, it can be made smaller and more 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 explained based on Examples, but the present invention is not limited by these Examples.

実施例1および比較例1 2−エチルへキサン酸インジウム(In含有量8.6重
−%)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−エチルへ牛すン酸ナトリ
ウム(Na含有Q 6.3ffiffi%)の10徂−
%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 5 g of indium 2-ethylhexanoate (In content: 8.6% by weight) was dissolved in 100 g of benzene, 5 g of linoleic acid was added, and then sodium bovine 2-ethyl hexanoate was dissolved. 10 sides of (Na content Q 6.3ffiffi%)
% ethanol solution was added and thoroughly stirred while heating to obtain a homogeneous transparent solution (Na is approximately
146 mol%).

この溶液を金の櫛形電極(電極間隔0.2mm、電極総
長200ma+)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、マツフル炉中、8
00℃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存する感湿体素子をえ
た。
This solution was applied onto an alumina substrate on which gold comb-shaped electrodes (electrode spacing 0.2 mm, electrode length 200 ma+) were formed.
After drying in air at 120°C, in a Matsufuru oven,
By heating at 00° C. for 1 hour, a moisture-sensitive element containing a transparent indium oxide thin film containing sodium was obtained.

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、膜厚
は約0.41!mであった。
The resulting sodium-containing indium oxide thin film was transparent, and as a result of observation using a scanning electron microscope, the film thickness was approximately 0.41! It was m.

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%R1+の間でインピーダンス
は約3桁変化した(第1図参照)。
When we measured the moisture sensitivity characteristics of this moisture sensitive element at room temperature, that is, the change in impedance with respect to changes in relative humidity, the impedance changed by about three orders of magnitude when the relative humidity was between 10 and 95% R1+ (see FIG. 1).

また、25℃での50%R11から90%R1+への加
湿時の応答性および90%R11から50%R1+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, we investigated the responsiveness during humidification from 50% R11 to 90% R1+ and the responsiveness during dehumidification from 90% R11 to 50% R1+ at 25°C. The response speed is faster compared to
It was a good moisture-sensitive element (see Figure 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・ えられた溶液をソーダガラス基板上に30cm/分の引
上げ速度で浸漬塗布し、空気中、100℃で乾燥させた
のちマツフル炉にて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(膜厚的0.1漆)をえ
た。
Example 2 20 g of indium acetylacetonate was dissolved in 100 g of a 1:1 solution of ethanol and acetone, and then 5 g of magnesium acetylacetonate was added and thoroughly stirred to form a homogeneous transparent solution (about 46 mol of Mg relative to In). %)
The resulting solution was dip coated onto a soda glass substrate at a pulling rate of 30 cm/min, dried in air at 100°C, and then heated in a Matsufuru furnace to 500°C at a heating rate of 10°C/min. The temperature was raised, maintained for 1 hour, and then allowed to cool to obtain a homogeneous magnesium-containing indium oxide thin film (0.1 lacquer film thickness).

この薄膜−F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 in Example 1 was formed on this thin film-F by vacuum evaporation to produce 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 moisture sensitive characteristics and responsiveness of the obtained moisture sensitive element were measured, it showed almost the same characteristics 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、他のセンサと組
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。
[Effects of the Invention] A moisture-sensitive element using the moisture-sensitive thin film of the present invention has faster response than conventional moisture-sensitive elements, and because it is a thin film-based element, it can be made smaller. It has the characteristics that it can be combined with other sensors to make it multi-functional. Moreover, it can be easily produced by the method of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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存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
感湿体素子を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。 特許出願人  鐘淵化学工業株式会社 相対湿度(5’、RH”1
FIG. 1 is a graph showing the relationship between relative humidity and impedance value measured using the moisture sensitive element containing the alkali metal etc.-containing indium oxide thin film of the present invention obtained in Example 1 as a humidity sensor; The figure shows the responsivity when the moisture-sensitive element having the indium oxide thin film containing alkali metal etc. of the present invention obtained in Example 1 is used as a humidity sensor and the responsivity when a conventional ceramic humidity sensor is used. This is a graph showing. Patent applicant Kanebuchi Chemical Industry Co., Ltd. Relative humidity (5', RH”1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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。 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。 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。 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。 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。
[Claims] 1. Alkali metal and/or provided on the substrate
A moisture-sensitive thin film made of indium oxide containing alkaline earth metals. 2. Claim 1, wherein the thin film has a thickness of 0.02 to 5 μm.
The moisture sensitive thin film described. 3. The moisture sensitive thin film according to claim 1, wherein the content of the alkali metal and/or alkaline earth metal is 5 to 500 mol% based on indium. 4. A method for producing a 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. 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 the alkali metal and/or alkaline earth metal to indium. the method of.
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