JPH0454445A - 酸素センサの製造方法 - Google Patents
酸素センサの製造方法Info
- Publication number
- JPH0454445A JPH0454445A JP2164387A JP16438790A JPH0454445A JP H0454445 A JPH0454445 A JP H0454445A JP 2164387 A JP2164387 A JP 2164387A JP 16438790 A JP16438790 A JP 16438790A JP H0454445 A JPH0454445 A JP H0454445A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- laf3
- electron beam
- oxygen sensor
- film
- 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.)
- Pending
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 32
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 32
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 30
- BYMUNNMMXKDFEZ-UHFFFAOYSA-K trifluorolanthanum Chemical compound F[La](F)F BYMUNNMMXKDFEZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 23
- 229910002319 LaF3 Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (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】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、呼気中の酸素濃度測定、酸素吸入器等のモニ
タ及び自動車等に用いられる酸素センサに関する。
タ及び自動車等に用いられる酸素センサに関する。
Ｂ８発明の概要
本発明は、分子式ＬａＦ、、で表されるフッ化ランタン
を固体電解質とし、上記ＬａＦ３の薄膜を電子ビーム蒸
着法により形成する際にイオン化した不活性ガスの粒子
を上記薄膜に衝突させて薄膜表面を平滑化するイオンシ
ャワー法を利用することにより、ＬａＦ３薄膜型酸素セ
ンサの固体電解質の構造を緻密とし、耐久性を向上させ
た。
を固体電解質とし、上記ＬａＦ３の薄膜を電子ビーム蒸
着法により形成する際にイオン化した不活性ガスの粒子
を上記薄膜に衝突させて薄膜表面を平滑化するイオンシ
ャワー法を利用することにより、ＬａＦ３薄膜型酸素セ
ンサの固体電解質の構造を緻密とし、耐久性を向上させ
た。
Ｃ９従来の技術
従来、燃料ガス等に含まれる酸素の測定には、固体電解
質として、化学式ＺｒＯ２の酸化ジルコニウムを安定化
剤で化学式Ｙ２Ｏ３の酸化イツトリウムを用いて固溶体
にした安定化ジルコニア等が用いられており、これらの
固体電解質を用いた酸素センサの応答性の向上、及び小
型化のために薄膜の微細加工技術を用いた新型の薄膜型
酸素センサが開発されている。
質として、化学式ＺｒＯ２の酸化ジルコニウムを安定化
剤で化学式Ｙ２Ｏ３の酸化イツトリウムを用いて固溶体
にした安定化ジルコニア等が用いられており、これらの
固体電解質を用いた酸素センサの応答性の向上、及び小
型化のために薄膜の微細加工技術を用いた新型の薄膜型
酸素センサが開発されている。
しかし、固体電解質に用いられるＺｒＯ２は、動作条件
として７００℃以上の高温が必要であるため現在低温動
作が可能な酸素センサが研究されており、固体電解質と
してＺｒＯ２に変えてＬａＦ３単結晶型酸素センサが提
案されている。
として７００℃以上の高温が必要であるため現在低温動
作が可能な酸素センサが研究されており、固体電解質と
してＺｒＯ２に変えてＬａＦ３単結晶型酸素センサが提
案されている。
ところが、ＬａＦ３単結晶型酸素センサは、従来に比し
て低温動作が可能である反面、非常に高価であり、商業
的には不向きである。
て低温動作が可能である反面、非常に高価であり、商業
的には不向きである。
そこで、薄膜化したＬａＦ３を固体電解質に用いた薄膜
型酸素センサが研究されており、従来技術では薄膜化の
方法としては抵抗加熱法が用いられている。
型酸素センサが研究されており、従来技術では薄膜化の
方法としては抵抗加熱法が用いられている。
Ｄ１発明が解決しようとする課題
従来、酸素濃度に対する応答速度が速く、小型でかつ低
温動作が可能な酸素センサの実現が望まれており、この
ため、ＬａＦ３を固体電解質に用いたＬａＦ２薄膜型酸
素センサが研究されていた。
温動作が可能な酸素センサの実現が望まれており、この
ため、ＬａＦ３を固体電解質に用いたＬａＦ２薄膜型酸
素センサが研究されていた。
しかし、従来の抵抗加熱法で製造したＬａＦ３薄膜型酸
素センサは、応答速度の向上、小型化、動作条件の低温
化という従来の要望を満たし、また、ＬａＦ３単結晶型
酸素センサに比して大幅にコストを低減できるという利
点もあるが、膜の構造が粗いため膜割れが起き易く、ま
た耐久性に欠けるという欠点があり、実用化には至って
いない。
素センサは、応答速度の向上、小型化、動作条件の低温
化という従来の要望を満たし、また、ＬａＦ３単結晶型
酸素センサに比して大幅にコストを低減できるという利
点もあるが、膜の構造が粗いため膜割れが起き易く、ま
た耐久性に欠けるという欠点があり、実用化には至って
いない。
本発明はこのような背景の下になされたものであり、Ｌ
ａＦ３薄膜型酸素センサにおいて、膜の構造を緻密にし
て、膜割れを防ぎ、かつ耐久性を向上し、コストを低減
したＬａＦ３薄膜型酸素センサの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
ａＦ３薄膜型酸素センサにおいて、膜の構造を緻密にし
て、膜割れを防ぎ、かつ耐久性を向上し、コストを低減
したＬａＦ３薄膜型酸素センサの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
８０課題を解決するための手段
本発明は、上記の課題を達成するために、固体電解質層
の両面に夫々電極を形成して成る酸素センサの製造方法
において、ＬａＦｓよりなる蒸着源に電子ビームを照射
して電極上に蒸着分子を放射し、同時にイオン化された
不活性ガスの粒子を前記電極に衝突させて当該電極上に
固体電解質層であるＬａＦ３層を形成することを特徴と
する。
の両面に夫々電極を形成して成る酸素センサの製造方法
において、ＬａＦｓよりなる蒸着源に電子ビームを照射
して電極上に蒸着分子を放射し、同時にイオン化された
不活性ガスの粒子を前記電極に衝突させて当該電極上に
固体電解質層であるＬａＦ３層を形成することを特徴と
する。
Ｆ３作用
本発明は、ＬａＦ３薄膜を形成する際に、不活性ガスの
粒子を薄膜表面に衝突させるイオンシャワー法を利用す
ることにより、形成されるＬａＦ２薄膜を、緻密で平滑
にしている。
粒子を薄膜表面に衝突させるイオンシャワー法を利用す
ることにより、形成されるＬａＦ２薄膜を、緻密で平滑
にしている。
Ｇ、実施例
以下、本実施例におけるＬａＦ３薄膜型酸素センサの製
造法を第１図を参照して説明する。
造法を第１図を参照して説明する。
シリコン基板１上に、好ましくはスパッタリング法にて
厚さ約５０００λの白金膜を形成して第一電極２とし、
更にこの第一電極２上に、電子ビーム蒸着法によりＬａ
Ｆ３を蒸着して厚み２μｍのＬａＦ３薄膜３を形成する
。
厚さ約５０００λの白金膜を形成して第一電極２とし、
更にこの第一電極２上に、電子ビーム蒸着法によりＬａ
Ｆ３を蒸着して厚み２μｍのＬａＦ３薄膜３を形成する
。
ここで、電子ビーム蒸着を行う際に、電子ビーム装置内
に電極を設けてアルゴンガスを導入し、電極間でＬａＦ
３の蒸着分子と共にイオン化されたアルゴンを加速して
基板に放射するイオンシャワー法を用いる。
に電極を設けてアルゴンガスを導入し、電極間でＬａＦ
３の蒸着分子と共にイオン化されたアルゴンを加速して
基板に放射するイオンシャワー法を用いる。
第３図に示されるように、本発明方法に用いられるイオ
ンシャワー装置は、蒸着物の入った容器１２の上方にシ
ャッター１３とサンプルホルダー１４に取り付けられた
シリコン基板１５とをこの順に一直線上に配置すると共
に、蒸着分子の放射領域を挟むように１対の電極１６．
１６を対設し、更に蒸着物に電子ビームを照射する電子
ビームガン１１を設けた構成となっている。
ンシャワー装置は、蒸着物の入った容器１２の上方にシ
ャッター１３とサンプルホルダー１４に取り付けられた
シリコン基板１５とをこの順に一直線上に配置すると共
に、蒸着分子の放射領域を挟むように１対の電極１６．
１６を対設し、更に蒸着物に電子ビームを照射する電子
ビームガン１１を設けた構成となっている。
この装置を真空雰囲気として不活性ガスを導入し、電子
ビームガンＩＩから電子ビームの照射を行うと共に電極
１６．１６間に電圧を印加すると、蒸着分子がシリコン
基板１５へ放射されると同時に不活性ガスがイオン化さ
れ、シリコン基板１５上に形成される薄膜層に衝突する
構成となっている。
ビームガンＩＩから電子ビームの照射を行うと共に電極
１６．１６間に電圧を印加すると、蒸着分子がシリコン
基板１５へ放射されると同時に不活性ガスがイオン化さ
れ、シリコン基板１５上に形成される薄膜層に衝突する
構成となっている。
本実施例では６．６７ＸＩＯ−５Ｐａの真空中にアルゴ
ンガスを導入し、基板Ｉ７の温度を５００℃としており
、また、イオンソース電圧を５００ｖ、電流量を５００
ｍＡに設定して６．０■の電子ビーム印加電圧をかけ、
蒸着物にはＬａＦ３の１〜５ｍｍベレットを用いている
。
ンガスを導入し、基板Ｉ７の温度を５００℃としており
、また、イオンソース電圧を５００ｖ、電流量を５００
ｍＡに設定して６．０■の電子ビーム印加電圧をかけ、
蒸着物にはＬａＦ３の１〜５ｍｍベレットを用いている
。
また、蒸着物に小粒径のＬａＦｓを用いることにより、
形成される薄膜がより緻密で平滑、な構造となる。
形成される薄膜がより緻密で平滑、な構造となる。
このようにしてＬａＦ３薄膜３を形成した後、この薄膜
上にスパッタリング法で厚み約５００ＯＡの白金膜を形
成して第二電極４とする。
上にスパッタリング法で厚み約５００ＯＡの白金膜を形
成して第二電極４とする。
また、上記第一電極、第二電極の生成法はスパッタリン
グ法に限定されず、抵抗加熱法や白金ペースト塗布法等
を実施しても良い。
グ法に限定されず、抵抗加熱法や白金ペースト塗布法等
を実施しても良い。
また、第２図に測定温度を３００℃として、本発明に係
る酸素センサの第一電極２側を標準空気側とし、第二電
極４側に酸素濃度の低い排気ガスを送り込んだ場合の両
電極間に発生する起電力の測定結果をグラフ（１）に示
し、比較例として直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのＬａ
Ｆｓ単結晶型酸素センサによる測定結果をグラフ（２）
に示す。
る酸素センサの第一電極２側を標準空気側とし、第二電
極４側に酸素濃度の低い排気ガスを送り込んだ場合の両
電極間に発生する起電力の測定結果をグラフ（１）に示
し、比較例として直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのＬａ
Ｆｓ単結晶型酸素センサによる測定結果をグラフ（２）
に示す。
グラフ（１）、（２）は、共に平衡状態の値は大差ない
が、平衡に達するまでの時間はＬａＦ３薄膜型酸素セン
サが明らかに速く、応答性が向上している。
が、平衡に達するまでの時間はＬａＦ３薄膜型酸素セン
サが明らかに速く、応答性が向上している。
Ｈ０効果
上記のようにイオンシャワーを利用した電子ビーム蒸着
法でＬａＦ３＠膜型酸素上型酸素センサたことによりＬ
ａＦ３薄膜が緻密な構造となって膜割れが非常に起こり
難くなり、耐久性が向上する。
法でＬａＦ３＠膜型酸素上型酸素センサたことによりＬ
ａＦ３薄膜が緻密な構造となって膜割れが非常に起こり
難くなり、耐久性が向上する。
この結果、従来の酸素センサに比して応答性が高く、小
型で、低温で動作し、かつコストが低いＬａＦ３薄膜型
酸素センサが実用化される。
型で、低温で動作し、かつコストが低いＬａＦ３薄膜型
酸素センサが実用化される。
第１図は本発明に係る酸素センサの構造図、第２図はＬ
ａＦ３薄膜型酸素センサとＬａＦ３単結晶型酸素センサ
の出力特性図、 第３図はイオンシャワー装置の概略説明図である。 １・・・シリコン基板、２・・・第一電極、３・・・フ
ッ化ランタン薄膜、４・・・第二電極、１１・・・電子
ビーム、１２・・・容器、１３・・・シャッター １４
・・・サンプルホルダー１５・・・シリコン基板、１６
・・・電極第１図 本発明に係る酸素センサの構造図 第２図 酸素センサの出力特性図 時間（分） 第３図 イオ゛ンンヤワー装置の概略説明図 ０＝二二コ一一１１
ａＦ３薄膜型酸素センサとＬａＦ３単結晶型酸素センサ
の出力特性図、 第３図はイオンシャワー装置の概略説明図である。 １・・・シリコン基板、２・・・第一電極、３・・・フ
ッ化ランタン薄膜、４・・・第二電極、１１・・・電子
ビーム、１２・・・容器、１３・・・シャッター １４
・・・サンプルホルダー１５・・・シリコン基板、１６
・・・電極第１図 本発明に係る酸素センサの構造図 第２図 酸素センサの出力特性図 時間（分） 第３図 イオ゛ンンヤワー装置の概略説明図 ０＝二二コ一一１１
Claims (1)
- （１）固体電解質層の両面に夫々電極を形成して成る酸
素センサの製造方法において、 ＬａＦ＿３よりなる蒸着源に電子ビームを照射して電極
上に蒸着分子を放射し、同時にイオン化された不活性ガ
スの粒子を前記電極に衝突させて当該電極上に固体電解
質層であるＬａＦ＿３層を形成することを特徴とする酸
素センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164387A JPH0454445A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 酸素センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2164387A JPH0454445A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 酸素センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0454445A true JPH0454445A (ja) | 1992-02-21 |
Family
ID=15792159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2164387A Pending JPH0454445A (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 酸素センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0454445A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2754901A1 (fr) * | 1996-10-21 | 1998-04-24 | Sagem | Capteur chimique de gaz et procede de fabrication d'un tel capteur |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP2164387A patent/JPH0454445A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2754901A1 (fr) * | 1996-10-21 | 1998-04-24 | Sagem | Capteur chimique de gaz et procede de fabrication d'un tel capteur |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07198675A (ja) | イオン導電体を用いたガスセンサおよびその製造方法 | |
| CN103572237B (zh) | 一种硼掺杂类金刚石薄膜电极的制备方法 | |
| US5418081A (en) | Method of producing electrically conductive ceramic film for interconnectors of solid oxide fuel cells | |
| JPH08122287A (ja) | ガス成分の濃度の測定装置および方法 | |
| US10288580B2 (en) | NOx sensor | |
| JPH02232373A (ja) | 薄膜の製造方法 | |
| JPH1021933A (ja) | 固体酸化物燃料電池の電極およびその形成方法 | |
| JPH0454445A (ja) | 酸素センサの製造方法 | |
| Meng et al. | Preparation of YSZ electrolyte coatings for SOFC by electron beam physical vapor deposition combined with a sol infiltration treatment | |
| Johnson et al. | The effect of an applied electric field on a heterogeneous solid-state reaction | |
| US4378385A (en) | Method of making oxygen ion conducting solid electrolyte device | |
| JP4013347B2 (ja) | ジルコニア薄膜の複合材料及びその製造方法 | |
| US6093297A (en) | Method for depositing solid electrolyte layer | |
| JPH0395864A (ja) | 固体電解質型燃料電池の製造方法 | |
| RU1836487C (ru) | Способ нанесени пленок гидрида металла в вакууме, применение пленки гидрида металла, полученной способом по п.1, и применение субстрата с пленкой гидрида металла, полученной способом по п.1 | |
| JP2643409B2 (ja) | 限界電流式酸素センサ | |
| JPH03115561A (ja) | 膜を被覆する方法および被覆装置 | |
| JPS61132855A (ja) | 酸素センサ | |
| JPH01207654A (ja) | ガスセンサの製造方法 | |
| JPH03277959A (ja) | ガス濃度センサ | |
| JPH10255825A (ja) | 固体電解質薄膜とその製造方法 | |
| JPH10294115A (ja) | 固体電解質薄膜とその製造方法 | |
| JPH02280045A (ja) | 限界電流式酸素センサ及びその製造方法 | |
| JPS60200156A (ja) | 気体センサ−用隔膜−触媒電極接合体の製造法 | |
| JPH03140860A (ja) | 酸素センサ |