JPH06207921A - 窒素酸化物ガス検知素子 - Google Patents
窒素酸化物ガス検知素子Info
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低濃度のＮＯXガスに対し、高い感度と選択
性を示すＮＯXガス検知素子を提供する。 【構成】 縦，横及び厚さが１３×１０×１ｍｍの絶縁
基板１上に、ＡｕがＩｎ１００重量部に対し９００重量
部以下となるようにＡｕ及びＩｎを真空蒸着し、更に空
気中で１０分間熱処理（５００℃）して膜厚２６０Åの
ガス感応体２を形成し、該ガス感応体２上に厚さ５０ｎ
ｍのくし型Ｐｔ電極３を真空蒸着法により形成してＮＯ
Xガス検知素子を作製する。
性を示すＮＯXガス検知素子を提供する。 【構成】 縦，横及び厚さが１３×１０×１ｍｍの絶縁
基板１上に、ＡｕがＩｎ１００重量部に対し９００重量
部以下となるようにＡｕ及びＩｎを真空蒸着し、更に空
気中で１０分間熱処理（５００℃）して膜厚２６０Åの
ガス感応体２を形成し、該ガス感応体２上に厚さ５０ｎ
ｍのくし型Ｐｔ電極３を真空蒸着法により形成してＮＯ
Xガス検知素子を作製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低濃度のＮＯX（窒素
酸化物）ガスに対し、高い感度と選択性を示すＮＯXガ
ス検知素子に関する。
酸化物）ガスに対し、高い感度と選択性を示すＮＯXガ
ス検知素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＮＯ（一酸化窒素）ガス及びＮＯ2（二
酸化窒素）ガスを主体とするＮＯXガスは、自動車，航
空機等の内燃機関や家庭内の暖房設備などから排出さ
れ、それ自身または他のガスとの複合，吸着，反応によ
って人体や生物，生活環境等に多大な影響を及ぼす危険
性の高いガスである。従来では、このＮＯXガスの測定
に化学発光法，赤外線吸収法，電気分解法等が用いられ
てきたが、これらの方法は大型の装置を必要としメンテ
ナンスが困難であるといった問題を抱えていた。
酸化窒素）ガスを主体とするＮＯXガスは、自動車，航
空機等の内燃機関や家庭内の暖房設備などから排出さ
れ、それ自身または他のガスとの複合，吸着，反応によ
って人体や生物，生活環境等に多大な影響を及ぼす危険
性の高いガスである。従来では、このＮＯXガスの測定
に化学発光法，赤外線吸収法，電気分解法等が用いられ
てきたが、これらの方法は大型の装置を必要としメンテ
ナンスが困難であるといった問題を抱えていた。
【０００３】そこで、上記の問題を解決するため、ＮＯ
Xガスに接触して抵抗値の変化する酸化物半導体を用い
た小型でメンテナンスフリーのＮＯXガス検知素子につ
いての研究が種々なされている。例えば、特開昭６１ー
９３９４５号公報には、基板上にＦｅ（鉄）を含むＳｎ
Ｏ2の多結晶を主体とするガス感応薄膜を形成したも
の、特開平１ー１５０８４９号公報には非化学量論性パ
ラメータ（δ）が０．０１＜δ＜０．５の酸素欠陥を有
し、かつチタン原子を含有する酸化物よりなるものが紹
介されている。
Xガスに接触して抵抗値の変化する酸化物半導体を用い
た小型でメンテナンスフリーのＮＯXガス検知素子につ
いての研究が種々なされている。例えば、特開昭６１ー
９３９４５号公報には、基板上にＦｅ（鉄）を含むＳｎ
Ｏ2の多結晶を主体とするガス感応薄膜を形成したも
の、特開平１ー１５０８４９号公報には非化学量論性パ
ラメータ（δ）が０．０１＜δ＜０．５の酸素欠陥を有
し、かつチタン原子を含有する酸化物よりなるものが紹
介されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のＮＯXガス検知素子におけるガス感度を見た場
合には、特開昭６１ー９３９４５号公報では１００ｐｐ
ｍのＮＯガスに対し２以下、特開平１ー１５０８４９号
公報では１００ｐｐｍから１０００ｐｐｍにＮＯX濃度
を増加した場合の感度が５程度と低い値を示しており、
より簡単な回路に組み込むために更に高い感度が望まれ
る。
た従来のＮＯXガス検知素子におけるガス感度を見た場
合には、特開昭６１ー９３９４５号公報では１００ｐｐ
ｍのＮＯガスに対し２以下、特開平１ー１５０８４９号
公報では１００ｐｐｍから１０００ｐｐｍにＮＯX濃度
を増加した場合の感度が５程度と低い値を示しており、
より簡単な回路に組み込むために更に高い感度が望まれ
る。
【０００５】本発明者らは前記事情に鑑み、低濃度のＮ
ＯXガスに対して高い感度と選択性を示すＮＯXガス検知
素子を開発するべく種々探索した結果本発明に至った。
ＯXガスに対して高い感度と選択性を示すＮＯXガス検知
素子を開発するべく種々探索した結果本発明に至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち本発明のＮＯXガス
検知素子は、絶縁基板と、該基板上に設けられたＩｎ2
Ｏ3を主成分とするガス感応体と、該ガス感応体に設け
られた一対の電極とから構成されている。
検知素子は、絶縁基板と、該基板上に設けられたＩｎ2
Ｏ3を主成分とするガス感応体と、該ガス感応体に設け
られた一対の電極とから構成されている。
【０００７】本発明において使用されるガス感応体とし
ては、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とするものが用いられ、このガ
ス感応体は真空蒸着法，スパッタリング法等により直接
酸化物半導体を形成するか、Ｉｎを同様に膜状に形成し
た後、酸化することにより形成される。また、このガス
感応体の膜厚は３０Å以上である必要があり、３０Åに
満たない場合は連続膜を形成することができない。更
に、このガス感応体は、Ｉｎ１００重量部に対し９００
重量部以下のＡｕを含有させることにより、ＮＯxガス
に対する感度を向上させることができる。Ａｕの含有量
がＩｎ１００重量部に対し９００重量部を超えるとＩｎ
2Ｏ3が半導性を保てなくなり実質的にＮＯｘガスの検知
が不可能となってしまう。尚、Ａｕは真空蒸着法，スパ
ッタリング法等によりガス感応体形成と同時に含有させ
るか、あるいはガス感応体を形成した後、真空蒸着法，
スパッタリング法等により含有させる。
ては、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とするものが用いられ、このガ
ス感応体は真空蒸着法，スパッタリング法等により直接
酸化物半導体を形成するか、Ｉｎを同様に膜状に形成し
た後、酸化することにより形成される。また、このガス
感応体の膜厚は３０Å以上である必要があり、３０Åに
満たない場合は連続膜を形成することができない。更
に、このガス感応体は、Ｉｎ１００重量部に対し９００
重量部以下のＡｕを含有させることにより、ＮＯxガス
に対する感度を向上させることができる。Ａｕの含有量
がＩｎ１００重量部に対し９００重量部を超えるとＩｎ
2Ｏ3が半導性を保てなくなり実質的にＮＯｘガスの検知
が不可能となってしまう。尚、Ａｕは真空蒸着法，スパ
ッタリング法等によりガス感応体形成と同時に含有させ
るか、あるいはガス感応体を形成した後、真空蒸着法，
スパッタリング法等により含有させる。
【０００８】本発明において使用される基板としては、
例えばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）等のセラミック基
板やＳｉＯ2（酸化ケイ素）等のガラス基板など耐熱性
かつ絶縁性の基板が用いられる。
例えばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）等のセラミック基
板やＳｉＯ2（酸化ケイ素）等のガラス基板など耐熱性
かつ絶縁性の基板が用いられる。
【０００９】本発明において使用される電極としては、
例えばＡｕ，Ｐｔ（白金）等が用いられ、スクリーン印
刷法，スパッタリング法，蒸着法等によりガス感応体に
接して対向して形成される。
例えばＡｕ，Ｐｔ（白金）等が用いられ、スクリーン印
刷法，スパッタリング法，蒸着法等によりガス感応体に
接して対向して形成される。
【００１０】本発明のＮＯXガス検知素子は、素子の温
度を所定の温度に保つために発熱体を設けても良い。発
熱体には、自己温度制御型（ＰＴＣ）ヒータを用いても
良い。
度を所定の温度に保つために発熱体を設けても良い。発
熱体には、自己温度制御型（ＰＴＣ）ヒータを用いても
良い。
【００１１】
【作用】本発明によれば、低濃度のＮＯXガスに対して
も高いガス感度とガス選択性を示すＮＯXガス検知素子
を得ることができる。
も高いガス感度とガス選択性を示すＮＯXガス検知素子
を得ることができる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明を図面等を参照して更に詳しく
説明する。図１は、本発明によるＮＯXガス検知素子の
一実施例を示す断面図（概念図）である。図２は本発明
に用いられるくし型Ｐｔ電極の一例を示す平面図であ
る。 ＜実施例１＞本実施例ではまず、図１に示すように絶縁
基板１として縦，横及び厚さが１３×１０×１ｍｍのア
ルミナ基板を用意し、該基板上にＡｕがＩｎ１００重量
部に対し９００重量部以下となるようにＡｕ及びＩｎを
真空蒸着（Ａｕ１０Å，Ｉｎ３００Å）し、空気中で１
０分間熱処理（５００℃）して膜厚２６０Åのガス感応
体２を得た。尚、前記空気中での熱処理の温度は、２０
０℃以上である必要がある。２００℃未満では、Ｉｎの
酸化が十分に行われない。次に、前記ガス感応体２上
に、図２に示すような厚さ５０ｎｍのくし型Ｐｔ電極３
を真空蒸着法により形成した。また、前記絶縁基板１の
裏面には素子の温度を所定の温度に保つために発熱体４
を設けた。
説明する。図１は、本発明によるＮＯXガス検知素子の
一実施例を示す断面図（概念図）である。図２は本発明
に用いられるくし型Ｐｔ電極の一例を示す平面図であ
る。 ＜実施例１＞本実施例ではまず、図１に示すように絶縁
基板１として縦，横及び厚さが１３×１０×１ｍｍのア
ルミナ基板を用意し、該基板上にＡｕがＩｎ１００重量
部に対し９００重量部以下となるようにＡｕ及びＩｎを
真空蒸着（Ａｕ１０Å，Ｉｎ３００Å）し、空気中で１
０分間熱処理（５００℃）して膜厚２６０Åのガス感応
体２を得た。尚、前記空気中での熱処理の温度は、２０
０℃以上である必要がある。２００℃未満では、Ｉｎの
酸化が十分に行われない。次に、前記ガス感応体２上
に、図２に示すような厚さ５０ｎｍのくし型Ｐｔ電極３
を真空蒸着法により形成した。また、前記絶縁基板１の
裏面には素子の温度を所定の温度に保つために発熱体４
を設けた。
【００１３】ここで、本発明のＮＯXガス検知素子を密
閉槽内に固定し、該槽内に濃度３０ｐｐｍのＮＯガス及
びＮＯ2ガス、濃度１０００ｐｐｍのＣ3Ｈ8（プロパ
ン）ガス，ＣＯ（一酸化炭素）ガス及びＨ2（水素）ガ
スの各種ガスを注射器で注入しファンで撹拌した後、各
種ガス雰囲気中における素子の電気抵抗値を測定した。
そして、各種ガスに対する感度を図３に示した。感度は
［ガス中の抵抗値（Ｒgas）／空気中の抵抗値
（Ｒair）］で示した。図３からも明らかなように、本
発明の素子は数１０℃から３００℃付近までの広範囲に
おいて高いガス感度とガス選択性を示している。
閉槽内に固定し、該槽内に濃度３０ｐｐｍのＮＯガス及
びＮＯ2ガス、濃度１０００ｐｐｍのＣ3Ｈ8（プロパ
ン）ガス，ＣＯ（一酸化炭素）ガス及びＨ2（水素）ガ
スの各種ガスを注射器で注入しファンで撹拌した後、各
種ガス雰囲気中における素子の電気抵抗値を測定した。
そして、各種ガスに対する感度を図３に示した。感度は
［ガス中の抵抗値（Ｒgas）／空気中の抵抗値
（Ｒair）］で示した。図３からも明らかなように、本
発明の素子は数１０℃から３００℃付近までの広範囲に
おいて高いガス感度とガス選択性を示している。
【００１４】＜実施例２＞実施例１と同様構造で、Ａｕ
を含有しない素子を作製し、濃度３０ｐｐｍのＮＯガス
及びＮＯ2ガスに対する感度を測定し、その結果を図４
に示した。Ａｕを含有しない素子は、数１０℃から２０
０℃付近の温度域において高いガス感度を示している。
尚、図４には実施例１の素子（Ａｕ含有）の感度特性も
併せて示した。これによれば、Ａｕを含有させることに
よりＮＯxガスに対する素子の検出感度が向上すること
が良くわかる。
を含有しない素子を作製し、濃度３０ｐｐｍのＮＯガス
及びＮＯ2ガスに対する感度を測定し、その結果を図４
に示した。Ａｕを含有しない素子は、数１０℃から２０
０℃付近の温度域において高いガス感度を示している。
尚、図４には実施例１の素子（Ａｕ含有）の感度特性も
併せて示した。これによれば、Ａｕを含有させることに
よりＮＯxガスに対する素子の検出感度が向上すること
が良くわかる。
【００１５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、絶
縁基板上に、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とするガス感応体または
Ｉｎ2Ｏ3を主成分としＩｎ１００重量部に対し９００重
量部以下のＡｕを含有するガス感応体を設けることによ
り、低濃度のＮＯXガスに対しても高いガス感度とガス
選択性を示すＮＯXガス検知素子を得ることができる。
そのため、従来に比べより簡単な回路への組み込みが可
能となり経済性及び信頼性の向上を図ることができる。
縁基板上に、Ｉｎ2Ｏ3を主成分とするガス感応体または
Ｉｎ2Ｏ3を主成分としＩｎ１００重量部に対し９００重
量部以下のＡｕを含有するガス感応体を設けることによ
り、低濃度のＮＯXガスに対しても高いガス感度とガス
選択性を示すＮＯXガス検知素子を得ることができる。
そのため、従来に比べより簡単な回路への組み込みが可
能となり経済性及び信頼性の向上を図ることができる。
【図１】本発明によるＮＯXガス検知素子の一実施例を
示す断面図（概念図）である。
示す断面図（概念図）である。
【図２】本発明に用いられるくし型Ｐｔ電極の一例を示
す平面図である。
す平面図である。
【図３】本発明によるＮＯXガス検知素子の各種ガスに
対する感度特性を示すグラフである。
対する感度特性を示すグラフである。
【図４】Ａｕを含有していないガス感応体を有する素子
とＡｕを含有しているガス感応体を有する素子のＮＯX
ガスに対する感度特性を示すグラフである。
とＡｕを含有しているガス感応体を有する素子のＮＯX
ガスに対する感度特性を示すグラフである。
１ 絶縁基板 ２ ガス感応体 ３ くし型Ｐｔ電極 ４ 発熱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 収 静岡県浜松市高塚町4830番地株式会社クラ ベ内
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁基板と、該基板上に設けられたＩｎ
2Ｏ3（酸化インジウム）を主成分とするガス感応体と、
該ガス感応体に設けられた一対の電極とから構成された
窒素酸化物ガス検知素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の窒素酸化物ガス検知素子
において、前記Ｉｎ2Ｏ3を主成分とするガス感応体は、
Ｉｎ（インジウム）１００重量部に対し９００重量部以
下のＡｕ（金）を含有することを特徴とした窒素酸化物
ガス検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35275291A JPH06207921A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 窒素酸化物ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35275291A JPH06207921A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 窒素酸化物ガス検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06207921A true JPH06207921A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=18426201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35275291A Pending JPH06207921A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 窒素酸化物ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06207921A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022191183A (ja) * | 2021-06-15 | 2022-12-27 | ティーイー コネクティビティ センサーズ フランス | カバー層を備えるセンサデバイス |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP35275291A patent/JPH06207921A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022191183A (ja) * | 2021-06-15 | 2022-12-27 | ティーイー コネクティビティ センサーズ フランス | カバー層を備えるセンサデバイス |
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