JPH0668475B2 - 薄膜型オゾンセンサ - Google Patents
薄膜型オゾンセンサInfo
- Publication number
- JPH0668475B2 JPH0668475B2 JP62135609A JP13560987A JPH0668475B2 JP H0668475 B2 JPH0668475 B2 JP H0668475B2 JP 62135609 A JP62135609 A JP 62135609A JP 13560987 A JP13560987 A JP 13560987A JP H0668475 B2 JPH0668475 B2 JP H0668475B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- ozone
- sensor
- film layer
- semiconductor thin
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低濃度オゾンに対して高感度な薄膜型オゾン
センサに関する。
センサに関する。
オゾンはその強力な酸化力のため、殺菌、脱臭、酸化等
の目的で医療用、食品工業、排水処理、半導体製造プロ
セスなど多方面に亘って使用され、その使用量も増大の
一途をたどっている。しかし、オゾンは酸化力が強いた
め、人体への毒性が強く、その許容濃度は0.1ppmと規定
されており、従って、従来より取り扱いが簡便で信頼性
が高く、しかも安価な高感度センサの開発が望まれてい
る。
の目的で医療用、食品工業、排水処理、半導体製造プロ
セスなど多方面に亘って使用され、その使用量も増大の
一途をたどっている。しかし、オゾンは酸化力が強いた
め、人体への毒性が強く、その許容濃度は0.1ppmと規定
されており、従って、従来より取り扱いが簡便で信頼性
が高く、しかも安価な高感度センサの開発が望まれてい
る。
従来、低濃度のオゾンの測定方法としては、酸化還元滴
定法、吸光光度法、電気化学的方法や紫外線吸収スペク
トル法などが提案されているが、それらは一般に大型の
測定装置を必要として高価であるとともに、取り扱いが
複雑であるなどの欠点を有している。
定法、吸光光度法、電気化学的方法や紫外線吸収スペク
トル法などが提案されているが、それらは一般に大型の
測定装置を必要として高価であるとともに、取り扱いが
複雑であるなどの欠点を有している。
一方、従来より安価であり、また取り扱いが容易なガス
センサとして、焼結型もしくは厚膜型と呼ばれている半
導体ガスセンサが提供されている。ところが、上記半導
体ガスセンサはオゾンに対してほとんど感応せず、オゾ
ンセンサとして使用されていないのが実情である。すな
わち、オゾンは極めて酸化力が強く、自然に分解する性
質を有しているために、上記半導体ガスセンサではセン
サ内部に到達するまでにセンサ表層で反応分解してしま
い、該センサの感度に寄与しないものであった。
センサとして、焼結型もしくは厚膜型と呼ばれている半
導体ガスセンサが提供されている。ところが、上記半導
体ガスセンサはオゾンに対してほとんど感応せず、オゾ
ンセンサとして使用されていないのが実情である。すな
わち、オゾンは極めて酸化力が強く、自然に分解する性
質を有しているために、上記半導体ガスセンサではセン
サ内部に到達するまでにセンサ表層で反応分解してしま
い、該センサの感度に寄与しないものであった。
本発明は上記の実情に着目してなされたものであって、
取り扱いが簡便で、且つ安価でありながら、低濃度オゾ
ンに対して信頼性が高く、高感度な半導体オゾンセンサ
を提供することを目的とする。
取り扱いが簡便で、且つ安価でありながら、低濃度オゾ
ンに対して信頼性が高く、高感度な半導体オゾンセンサ
を提供することを目的とする。
すなわち、本発明に係る薄膜型オゾンセンサの特徴構成
は、基板にIn2O3を主成分とする300Å〜１μｍの半導体
薄膜層を形成してある点にあり、その作用及び効果は次
の通りである。
は、基板にIn2O3を主成分とする300Å〜１μｍの半導体
薄膜層を形成してある点にあり、その作用及び効果は次
の通りである。
基板に、膜厚がIn2O3を主成分とする半導体薄膜層を形
成した薄膜型センサを用いているので、従来の焼結型も
しくは厚膜型と呼ばれている半導体ガスセンサを用いた
場合にはオゾンがそのセンサの表層で反応分解し、前記
センサの感知部までに到達しないことがあり、センサと
して機能しない不都合が起きる状況が起きる場合がある
のに対して、オゾンが該センサの表層で反応分解すると
いうような事態が起きることがなく、オゾンがセンサの
感知部にまで到達できて感知部で反応することになるか
ら、オゾンセンサとして高感度に機能することができ、
その上、In2O3の膜厚を300Å以上としたもので形成した
もので形成したので、経時変化が少ない。
成した薄膜型センサを用いているので、従来の焼結型も
しくは厚膜型と呼ばれている半導体ガスセンサを用いた
場合にはオゾンがそのセンサの表層で反応分解し、前記
センサの感知部までに到達しないことがあり、センサと
して機能しない不都合が起きる状況が起きる場合がある
のに対して、オゾンが該センサの表層で反応分解すると
いうような事態が起きることがなく、オゾンがセンサの
感知部にまで到達できて感知部で反応することになるか
ら、オゾンセンサとして高感度に機能することができ、
その上、In2O3の膜厚を300Å以上としたもので形成した
もので形成したので、経時変化が少ない。
つまり、取扱が簡便で安価な種々の半導体薄膜や種々の
膜圧の薄膜について試作検討した結果、膜厚１μｍ以下
のIn2O3系薄膜型センサが、例えば1ppm以下の低濃度オ
ゾンに対しても高感度であり、しかもセンサとしての各
特性に優れ、また、In2O3系薄膜型センサの膜厚が、300
Å以上のものは、経時変化が少なく、安定した出力を示
すことが見出されたために、信頼性が高く、高感度に検
知できるとともに、長期にわたって安定して使用できる
ようになった。
膜圧の薄膜について試作検討した結果、膜厚１μｍ以下
のIn2O3系薄膜型センサが、例えば1ppm以下の低濃度オ
ゾンに対しても高感度であり、しかもセンサとしての各
特性に優れ、また、In2O3系薄膜型センサの膜厚が、300
Å以上のものは、経時変化が少なく、安定した出力を示
すことが見出されたために、信頼性が高く、高感度に検
知できるとともに、長期にわたって安定して使用できる
ようになった。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図及び第２図には薄膜型オゾンセンサの概略斜視図
と概略断面図が示されており、図に示すように該センサ
はアルミナなどの絶縁性基板（１）の表面にIn2O3を主
成分とする半導体の薄膜層（２）を形成して構成された
ものである。前記基板（１）は加熱機能と抵抗値変化を
測定できる機能を備えたものであれば、いずれのもので
も使用することができ限定するものではない。また、前
記薄膜層（２）は熱分解法、化学蒸着法、物理蒸着法そ
の他の膜作製法によって基板（１）の表面に形成するこ
とができる。この半導体薄膜層（２）のこの半導体薄膜
層（２）の膜厚は300Å〜１μｍであり、これは、該膜
厚が１μｍを超える場合には、例えば1ppm程度の低濃度
オゾンに対してセンサ出力が低く、実用的でないものが
あり、また、半導体薄膜層（２）の膜厚が300Å未満の
場合には、オゾンに対して高感度であるが、経時変化が
大きく長期安定性に劣る欠点があるからである。また、
前期半導体薄膜層（２）は300Å〜5000Åであればさら
に好ましい。尚、図中（３）は基板（１）の表面に形成
された櫛形電極、（２）はその電極（３）を覆うように
基板（１）上に形成された半導体薄膜層、（４）は絶縁
基板（１）裏面に付着されたヒータであり、第１図に示
すように、前記電極（３）は半導体薄膜層（２）を透過
して表面側から見えている。
と概略断面図が示されており、図に示すように該センサ
はアルミナなどの絶縁性基板（１）の表面にIn2O3を主
成分とする半導体の薄膜層（２）を形成して構成された
ものである。前記基板（１）は加熱機能と抵抗値変化を
測定できる機能を備えたものであれば、いずれのもので
も使用することができ限定するものではない。また、前
記薄膜層（２）は熱分解法、化学蒸着法、物理蒸着法そ
の他の膜作製法によって基板（１）の表面に形成するこ
とができる。この半導体薄膜層（２）のこの半導体薄膜
層（２）の膜厚は300Å〜１μｍであり、これは、該膜
厚が１μｍを超える場合には、例えば1ppm程度の低濃度
オゾンに対してセンサ出力が低く、実用的でないものが
あり、また、半導体薄膜層（２）の膜厚が300Å未満の
場合には、オゾンに対して高感度であるが、経時変化が
大きく長期安定性に劣る欠点があるからである。また、
前期半導体薄膜層（２）は300Å〜5000Åであればさら
に好ましい。尚、図中（３）は基板（１）の表面に形成
された櫛形電極、（２）はその電極（３）を覆うように
基板（１）上に形成された半導体薄膜層、（４）は絶縁
基板（１）裏面に付着されたヒータであり、第１図に示
すように、前記電極（３）は半導体薄膜層（２）を透過
して表面側から見えている。
次に、本発明を具体的に説明する。
第１図及び第２図で示したように、アルミナ基板（１）
上に形成された電極（３）を覆うようにこの基板（１）
上にIn2O3を主成分とする半導体薄膜層（２）を真空蒸
着法により形成して、薄膜型オゾンセンサを作成した。
次に、上記構成の薄膜型オゾンセンサにおける、オゾン
感度の膜厚依存性を測定した。結果を第３図に示す。こ
の図より、半導体薄膜層の膜厚が厚くなるにつれて、オ
ゾン感度が低下する傾向にあることが分かり、殊に膜厚
が１μｍを超える場合には低濃度オゾンの感度が大きく
低下していることが確認された。
上に形成された電極（３）を覆うようにこの基板（１）
上にIn2O3を主成分とする半導体薄膜層（２）を真空蒸
着法により形成して、薄膜型オゾンセンサを作成した。
次に、上記構成の薄膜型オゾンセンサにおける、オゾン
感度の膜厚依存性を測定した。結果を第３図に示す。こ
の図より、半導体薄膜層の膜厚が厚くなるにつれて、オ
ゾン感度が低下する傾向にあることが分かり、殊に膜厚
が１μｍを超える場合には低濃度オゾンの感度が大きく
低下していることが確認された。
また、第４図には半導体薄膜層の膜厚を変えた場合の、
0.5ppmオゾン濃度に対する規格化された出力の経時変化
が示されている。この図より、膜厚が薄くなるにつれて
経時変化が大きく、長期安定性に劣っていることが分か
る。また、第５図には半導体薄膜層の膜厚が300Åの薄
膜型オゾンセンサを用いた、0.5ppmオゾン濃度に対する
応答波形と再現性が示されている。この図より、応答速
度及び再現性とも優れていることが確認された。
0.5ppmオゾン濃度に対する規格化された出力の経時変化
が示されている。この図より、膜厚が薄くなるにつれて
経時変化が大きく、長期安定性に劣っていることが分か
る。また、第５図には半導体薄膜層の膜厚が300Åの薄
膜型オゾンセンサを用いた、0.5ppmオゾン濃度に対する
応答波形と再現性が示されている。この図より、応答速
度及び再現性とも優れていることが確認された。
第６図に示すように、基板（１）の同一表面上に櫛形電
極（３）とヒータ（４）をそれぞれ形成し、この電極
（３）を覆うように基板（１）上に前記半導体薄膜層
（２）を形成しても良く、また第７図に示すように、基
板（１）表面にヒータ（４）を兼ねた電極（３）を形成
し、これを覆うように基板（１）表面に半導体薄膜層
（２）を形成しても良い。さらに、ヒータ（４）を基板
（１）内部に埋設してもよいものである。
極（３）とヒータ（４）をそれぞれ形成し、この電極
（３）を覆うように基板（１）上に前記半導体薄膜層
（２）を形成しても良く、また第７図に示すように、基
板（１）表面にヒータ（４）を兼ねた電極（３）を形成
し、これを覆うように基板（１）表面に半導体薄膜層
（２）を形成しても良い。さらに、ヒータ（４）を基板
（１）内部に埋設してもよいものである。
尚、前記半導体薄膜層（２）の表面に珪素酸化物の薄膜
層を形成して、薄膜型オゾンセンサを構成したり、又は
前記半導体薄膜層（２）の表面に金属酸化物の薄層を形
成し、その表面に珪素酸化物の薄膜層を被覆しても良
い。このようにすれば、還元性ガスに対する選択性に優
れたオゾンセンサとして使用することができる。すなわ
ち、還元性ガスが共存する場合には、オゾン出力が低下
し、正確なオゾン濃度を測定できない場合があるが、こ
のIn2O3の半導体薄膜層の表面を珪素酸化物の薄膜層で
被覆することにより、オゾンガスに対する選択性を高め
ることができるのである。
層を形成して、薄膜型オゾンセンサを構成したり、又は
前記半導体薄膜層（２）の表面に金属酸化物の薄層を形
成し、その表面に珪素酸化物の薄膜層を被覆しても良
い。このようにすれば、還元性ガスに対する選択性に優
れたオゾンセンサとして使用することができる。すなわ
ち、還元性ガスが共存する場合には、オゾン出力が低下
し、正確なオゾン濃度を測定できない場合があるが、こ
のIn2O3の半導体薄膜層の表面を珪素酸化物の薄膜層で
被覆することにより、オゾンガスに対する選択性を高め
ることができるのである。
又、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。
図面は本発明に係る薄膜型オゾンセンサの実施例を示
し、第１図は薄膜型オゾンセンサの斜視図、第２図はそ
の断面図、第３図はオゾン感度の膜厚依存性を示す図、
第４図は薄膜型オゾンセンサの半導体薄膜層の膜厚を変
えた場合の長期安定性を示す図、第５図は薄膜型オゾン
センサのオゾンに対する応答波形と再現性を示す図、第
６図及び第７図はそれぞれ薄膜型オゾンセンサの概略平
面図である。 （１）……基板、（２）……半導体薄膜層。
し、第１図は薄膜型オゾンセンサの斜視図、第２図はそ
の断面図、第３図はオゾン感度の膜厚依存性を示す図、
第４図は薄膜型オゾンセンサの半導体薄膜層の膜厚を変
えた場合の長期安定性を示す図、第５図は薄膜型オゾン
センサのオゾンに対する応答波形と再現性を示す図、第
６図及び第７図はそれぞれ薄膜型オゾンセンサの概略平
面図である。 （１）……基板、（２）……半導体薄膜層。
Claims (2)
- 【請求項１】基板（１）にIn2O3を主成分とする半導体
薄膜層（２）を形成してある薄膜型オゾンセンサであっ
て、前記半導体薄膜層（２）の膜厚が、300Å〜１μｍ
に設定してある薄膜型オゾンセンサ。 - 【請求項２】前記半導体薄膜層（２）の膜厚が、300Å
〜5000Åである特許請求の範囲第１項に記載の薄膜型オ
ゾンセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62135609A JPH0668475B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 薄膜型オゾンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62135609A JPH0668475B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 薄膜型オゾンセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63298148A JPS63298148A (ja) | 1988-12-05 |
| JPH0668475B2 true JPH0668475B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=15155815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62135609A Expired - Lifetime JPH0668475B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 薄膜型オゾンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668475B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02240537A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-25 | Fuji Electric Co Ltd | 溶液中のオゾンの分析装置 |
| JPH02240538A (ja) * | 1989-03-14 | 1990-09-25 | Fuji Electric Co Ltd | 溶液中のオゾンの分析装置 |
| JPH02263146A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | オゾンセンサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3778229A (en) | 1972-03-29 | 1973-12-11 | Gen Electric | Ozone gas detector |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS549996A (en) * | 1977-06-24 | 1979-01-25 | Figaro Eng | Improvement for gas sensitivity of gas detecting element |
| JPS6029064B2 (ja) * | 1977-06-24 | 1985-07-08 | フイガロ技研株式会社 | ガス検知素子 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62135609A patent/JPH0668475B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3778229A (en) | 1972-03-29 | 1973-12-11 | Gen Electric | Ozone gas detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63298148A (ja) | 1988-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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