JPH0734004B2 - 湿度感応素子 - Google Patents
湿度感応素子Info
- Publication number
- JPH0734004B2 JPH0734004B2 JP61122817A JP12281786A JPH0734004B2 JP H0734004 B2 JPH0734004 B2 JP H0734004B2 JP 61122817 A JP61122817 A JP 61122817A JP 12281786 A JP12281786 A JP 12281786A JP H0734004 B2 JPH0734004 B2 JP H0734004B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- oxide
- sensitive element
- cro
- humidity sensitive
- 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)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、少なくとも鉛とクロムとを含む酸化物に同電
層を形成してなる湿度感応素子に関するものである。具
体的な応用例の一つとして湿度センサーがある。
層を形成してなる湿度感応素子に関するものである。具
体的な応用例の一つとして湿度センサーがある。
（従来の技術） 湿度の変化に応じて、抵抗値が変化するという現象を有
する物質があり、この現像を利用した各種無機材料から
なる湿度感応素子が知られている。
する物質があり、この現像を利用した各種無機材料から
なる湿度感応素子が知られている。
本出願人は先に誘電体材料として鉛PbとクロムCrとを含
む酸化物を用いて構成した光電変換装置を特願昭53−20
583号（特公昭55−35874号）として出願した。ところで
この出願の光電変換装置は光を誘電体材料に照射するこ
とによって光起電力が発生する光電変換効果を利用した
ものであるが、本願発明者らが種々実験を行ったとこ
ろ、湿度とその変化に対応して抵抗値が変化するという
現象が生ずることを見い出した。しかもその応答速度は
極めて速いことが判った。
む酸化物を用いて構成した光電変換装置を特願昭53−20
583号（特公昭55−35874号）として出願した。ところで
この出願の光電変換装置は光を誘電体材料に照射するこ
とによって光起電力が発生する光電変換効果を利用した
ものであるが、本願発明者らが種々実験を行ったとこ
ろ、湿度とその変化に対応して抵抗値が変化するという
現象が生ずることを見い出した。しかもその応答速度は
極めて速いことが判った。
（発明が解決しようとする問題点） 従来はこの種のもので湿度応答速度が速く、さらに変化
に対する直線性の良好なものは得られていない。
に対する直線性の良好なものは得られていない。
本発明は前記のような現象に着目して成されたものであ
りこれを利用して湿度応答速度が速く、湿度変化に対す
る直線性が良好な湿度感応素子を得ることを目的とする
ものである。
りこれを利用して湿度応答速度が速く、湿度変化に対す
る直線性が良好な湿度感応素子を得ることを目的とする
ものである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、鉛とクロムとを含
む酸化物と、導電層とを備えた湿度感応素子において、
前記酸化物は真空中で形成された厚さ1.15μｍの薄膜で
あり、前記鉛とクロムとが、PbO換算30乃至99.5mol％、
Cr2O3換算0.5乃至70mol％の組成比を有することを特徴
とするものである。
む酸化物と、導電層とを備えた湿度感応素子において、
前記酸化物は真空中で形成された厚さ1.15μｍの薄膜で
あり、前記鉛とクロムとが、PbO換算30乃至99.5mol％、
Cr2O3換算0.5乃至70mol％の組成比を有することを特徴
とするものである。
（作 用） 上述した構成の本発明の湿度感応素子によれば、鉛とク
ロムとを含む酸化物が真空中で形成された厚さ約1.15μ
ｍの薄膜であり、前記鉛とクロムがPbOに換算して30乃
至99.5mol％、Cr2O3に換算して0.5乃至70mol％の組成比
を有するので、湿度に感応する前記酸化物の膜厚及び組
成が適切となり、湿度変化に対する応答速度が速く、し
かも、応答時の直線性も良好となる。
ロムとを含む酸化物が真空中で形成された厚さ約1.15μ
ｍの薄膜であり、前記鉛とクロムがPbOに換算して30乃
至99.5mol％、Cr2O3に換算して0.5乃至70mol％の組成比
を有するので、湿度に感応する前記酸化物の膜厚及び組
成が適切となり、湿度変化に対する応答速度が速く、し
かも、応答時の直線性も良好となる。
（実施例） 第１図は本発明実施例の湿度感応素子を示すもので同図
（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ′線断面図で
ある。ガラス基板１例えばパイレックスガラス上に金を
蒸着し、その後、電子描画法によってすだれ状の対向す
る電極2,4を形成する（電極幅4mm,電極間間隔２μm,電
極対数50）。これらガラス基板１及び電極2,4の一部を
覆うように例えばPb2CrO5酸化物３を形成する。これに
よってPb2CrO5酸化物３が対向する電極2,4の間に配置さ
れた構造の湿度感応素子を得ることができる。
（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ′線断面図で
ある。ガラス基板１例えばパイレックスガラス上に金を
蒸着し、その後、電子描画法によってすだれ状の対向す
る電極2,4を形成する（電極幅4mm,電極間間隔２μm,電
極対数50）。これらガラス基板１及び電極2,4の一部を
覆うように例えばPb2CrO5酸化物３を形成する。これに
よってPb2CrO5酸化物３が対向する電極2,4の間に配置さ
れた構造の湿度感応素子を得ることができる。
上記Pb2CrO5酸化物３は次のような方法によって形成さ
れる。
れる。
出発原料として酸化鉛PbO及び酸化クロムCr2O3を用いPb
2CrO5の組成比となる如く秤量した。この原料をポリエ
チレン製ポットで10〜15時間湿式混合し、乾燥後400〜5
00℃にて２時間にわたって仮焼成を行った。仮焼成後ボ
ールミルにて10〜15時間粉砕を行い粒径約１μｍ程度と
した。この仮焼成粉末にバインダーを加え、1ton/cm2で
加圧成形した。更に成形体を650〜900℃にて２時間焼成
し焼結体を得た。
2CrO5の組成比となる如く秤量した。この原料をポリエ
チレン製ポットで10〜15時間湿式混合し、乾燥後400〜5
00℃にて２時間にわたって仮焼成を行った。仮焼成後ボ
ールミルにて10〜15時間粉砕を行い粒径約１μｍ程度と
した。この仮焼成粉末にバインダーを加え、1ton/cm2で
加圧成形した。更に成形体を650〜900℃にて２時間焼成
し焼結体を得た。
次にこのPb2CrO5からなる焼結体をターゲット（蒸発
源）として用い、次のように電子ビーム蒸着法によって
ガラス基板上にPb2CrO5酸化物の薄膜を形成した。
源）として用い、次のように電子ビーム蒸着法によって
ガラス基板上にPb2CrO5酸化物の薄膜を形成した。
すなわち電子ビーム蒸着装置の真空容器内に上記Pb2CrO
5焼結体を円板状となしたターゲットと電極２を設けた
ガラス基板１とを配置し、ガラス基板１を200℃，電子
銃加速電圧を5KV,最大エミッション電流を100mA,容器内
の真空度を４×10-5Torrに保った状態で蒸着を行った。
蒸着時間を約１〜２時間に設定することにより、ガラス
基板１上に約1.15μｍのPb2CrO5酸化物３を形成した。
次のようにして得られたガラス基板１をPbを含んだ雰囲
気内で、475℃で1.5時間熱処理を行った。熱処理後のPb
2CrO5酸化物３はオレンジ色を呈する薄膜となった。
5焼結体を円板状となしたターゲットと電極２を設けた
ガラス基板１とを配置し、ガラス基板１を200℃，電子
銃加速電圧を5KV,最大エミッション電流を100mA,容器内
の真空度を４×10-5Torrに保った状態で蒸着を行った。
蒸着時間を約１〜２時間に設定することにより、ガラス
基板１上に約1.15μｍのPb2CrO5酸化物３を形成した。
次のようにして得られたガラス基板１をPbを含んだ雰囲
気内で、475℃で1.5時間熱処理を行った。熱処理後のPb
2CrO5酸化物３はオレンジ色を呈する薄膜となった。
これによってAu/Pb2CrO5薄膜/Au同一平面内対電極構造
を有する湿度感応素子が得られる。
を有する湿度感応素子が得られる。
次に本発明実施例の作用を説明する。
得られた湿度感応素子を第２図のような測定回路を用い
て電流の測定を行った。すなわちすだれ状電極２の一方
にバイアス電圧VBを加えた状態で、湿度を有する空気に
接触させ、この空気中の湿度を変化させることにより、
一方すだれ状電極４からの出力電流をオペアンプ５を用
いたＩ−Ｖ変換回路によって測定することにより微小電
流の測定が可能となる。このようにして得られた湿度応
答特性を第３図に示す。縦軸は電流，横軸は湿度を示し
ている。バイアス電圧VBを0.2V加えた状態で、温度を2
0,40及び80℃の各温度で空気中の湿度を換えて電流値の
変化を求めると、湿度と電流値の良好な直線性を示すよ
うな特性が得られる。この特性は従来に比べかなり速い
湿度感応性と良好な直線性を示している。
て電流の測定を行った。すなわちすだれ状電極２の一方
にバイアス電圧VBを加えた状態で、湿度を有する空気に
接触させ、この空気中の湿度を変化させることにより、
一方すだれ状電極４からの出力電流をオペアンプ５を用
いたＩ−Ｖ変換回路によって測定することにより微小電
流の測定が可能となる。このようにして得られた湿度応
答特性を第３図に示す。縦軸は電流，横軸は湿度を示し
ている。バイアス電圧VBを0.2V加えた状態で、温度を2
0,40及び80℃の各温度で空気中の湿度を換えて電流値の
変化を求めると、湿度と電流値の良好な直線性を示すよ
うな特性が得られる。この特性は従来に比べかなり速い
湿度感応性と良好な直線性を示している。
実施例中ではPb2CrO5酸化物の形成手段としては電子ビ
ーム蒸着法について述べたが、これに限らず他にもスパ
ッタリング法、イオンビーム蒸着法等のその他の真空中
における薄膜形成手段を用いることができ、これによっ
ても同様な作用，効果を得ることができる。
ーム蒸着法について述べたが、これに限らず他にもスパ
ッタリング法、イオンビーム蒸着法等のその他の真空中
における薄膜形成手段を用いることができ、これによっ
ても同様な作用，効果を得ることができる。
尚、Pb2CrO5酸化物の形成後の熱処理温度としては実施
例中で示した値以下の条件では所望のPb2CrO5薄膜の形
成は困難なので、その値以上での熱処理が望ましい。ま
たPb2CrO5酸化物形成時の温度も基板温度が100〜350℃
の範囲であれば基板温度による他に対する影響はないこ
とが、Pb2CrO5薄膜のＸ線回析パターンから確かめられ
たので、上記範囲内で所望値を設定することができる。
例中で示した値以下の条件では所望のPb2CrO5薄膜の形
成は困難なので、その値以上での熱処理が望ましい。ま
たPb2CrO5酸化物形成時の温度も基板温度が100〜350℃
の範囲であれば基板温度による他に対する影響はないこ
とが、Pb2CrO5薄膜のＸ線回析パターンから確かめられ
たので、上記範囲内で所望値を設定することができる。
第４図は本発明の他の実施例を示すもので、例えばPb2C
rO5酸化物11の表面に、すだれ状の導電層からなる対向
電極12,13が設けられた構造を有している。上記Pb2CrO5
酸化物11は次のような方法によって形成される。
rO5酸化物11の表面に、すだれ状の導電層からなる対向
電極12,13が設けられた構造を有している。上記Pb2CrO5
酸化物11は次のような方法によって形成される。
出発材料として酸化鉛PbO及び酸化クロムCr2O3を用いPb
2CrO5の組成比となる如く秤量した。この原料をポリエ
チレン製ポットで10〜15時間湿式混合し、乾燥後400〜5
00℃にて２時間にわたって仮焼成を行った。
2CrO5の組成比となる如く秤量した。この原料をポリエ
チレン製ポットで10〜15時間湿式混合し、乾燥後400〜5
00℃にて２時間にわたって仮焼成を行った。
仮焼成後ボールミルにて10〜15時間粉砕を行い粒径約１
μ程度とした。
μ程度とした。
この仮焼成粉末にバインダーを加え、1ton/cm2で加圧形
成した。更に成形体を650〜900℃にて２時間焼成し焼結
体を得た。
成した。更に成形体を650〜900℃にて２時間焼成し焼結
体を得た。
このPb2CrO5焼結体表面にすだれ状電極パターンを用い
てアルミニウム膜を真空蒸着により被着して第４図のよ
うな湿度感応素子を形成した。
てアルミニウム膜を真空蒸着により被着して第４図のよ
うな湿度感応素子を形成した。
同様にPb5CrO8,PbCrO4となる如き組成比の酸化物の焼結
体を形成し、各々電極を設けることによって湿度感応素
子を形成した。
体を形成し、各々電極を設けることによって湿度感応素
子を形成した。
また、PbOとCr2O3の比率を順次変化させて配合し、前記
実施例と同様な方法で湿度感応素子を形成した。その結
果Cr2O3が70mol％以上となると湿度感応効果は生じなく
なった。またPbOが99.5mol％以上となった場合も湿度感
応効率はほとんど生じなくなった。
実施例と同様な方法で湿度感応素子を形成した。その結
果Cr2O3が70mol％以上となると湿度感応効果は生じなく
なった。またPbOが99.5mol％以上となった場合も湿度感
応効率はほとんど生じなくなった。
各実施例におけるPbとCrとの組成比は一例を挙げて説明
したが特定比の酸化物に限定されず、PbとCrとを含む酸
化物ならすべてに適用することができる。
したが特定比の酸化物に限定されず、PbとCrとを含む酸
化物ならすべてに適用することができる。
特に焼結体表面にすだれ状電極を形成してなる湿度感応
素子は、極めて容易に高感度の湿度感応素子を得るのに
有効な手法である。
素子は、極めて容易に高感度の湿度感応素子を得るのに
有効な手法である。
［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、上記した構成としたこと
により、湿度に感応する前記酸化物の膜厚及び組成が適
切となり、湿度変化に対する速度応答速度が速く、しか
も、応答時の直線性も良好で湿度センサ等へ応用して好
適な湿度感応素子を提供することができる。
により、湿度に感応する前記酸化物の膜厚及び組成が適
切となり、湿度変化に対する速度応答速度が速く、しか
も、応答時の直線性も良好で湿度センサ等へ応用して好
適な湿度感応素子を提供することができる。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明実施例の湿度感応素子を
示す平面図,A−Ａ′線断面図、第２図は本発明湿度感応
素子の電流測定回路、第３図は本発明湿度感応素子の応
答波形図、第４図（ａ），（ｂ）は本発明湿度感応素子
の他の実施例を示す平面図,B−Ｂ′線断面図である。 １……ガラス基板、 2,4,12,13……電極、 3.11……酸化物、
示す平面図,A−Ａ′線断面図、第２図は本発明湿度感応
素子の電流測定回路、第３図は本発明湿度感応素子の応
答波形図、第４図（ａ），（ｂ）は本発明湿度感応素子
の他の実施例を示す平面図,B−Ｂ′線断面図である。 １……ガラス基板、 2,4,12,13……電極、 3.11……酸化物、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−32601（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−208103（ＪＰ，Ａ) 特開 昭94599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−27989（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】鉛とクロムとを含む酸化物と、導電層とを
備えた湿度感応素子において、前記酸化物は真空中で形
成された厚さ約1.15μｍの薄膜であり、前記鉛とクロム
とが、PbO換算30乃至99.5mol％、Cr2O3換算0.5乃至70mo
l％の組成比を有することを特徴とする湿度感応素子。 - 【請求項２】前記酸化物がPb5CrO8,Pb2CrO5,PbCrO4の少
なくとも一種を含有する特許請求の範囲第１項記載の湿
度感応素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61122817A JPH0734004B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 湿度感応素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61122817A JPH0734004B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 湿度感応素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62278441A JPS62278441A (ja) | 1987-12-03 |
| JPH0734004B2 true JPH0734004B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=14845370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61122817A Expired - Lifetime JPH0734004B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 湿度感応素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734004B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5316917B2 (ja) * | 1973-07-13 | 1978-06-05 | ||
| JPS5194599A (ja) * | 1975-02-17 | 1976-08-19 | Enamerukanshitsuteikotaisoseibutsu | |
| JPS57208103A (en) * | 1981-06-18 | 1982-12-21 | Omron Tateisi Electronics Co | Moisture sensitive element |
| JPS6232601A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-12 | 金子 文隆 | 湿度センサ−素子 |
-
1986
- 1986-05-28 JP JP61122817A patent/JPH0734004B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62278441A (ja) | 1987-12-03 |
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