JPS6030893B2 - センサの製造方法 - Google Patents
センサの製造方法Info
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- JPS6030893B2 JPS6030893B2 JP10062078A JP10062078A JPS6030893B2 JP S6030893 B2 JPS6030893 B2 JP S6030893B2 JP 10062078 A JP10062078 A JP 10062078A JP 10062078 A JP10062078 A JP 10062078A JP S6030893 B2 JPS6030893 B2 JP S6030893B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセンサの製造方法、さらに詳しくはガスや水蒸
気等の外的作用因子に対して相互作用を有し、ガス・水
蒸気の濃度を高い感度で検出することのできる錫酸化物
の超微粒子膜を感応体とするセンサの製造方法に関する
ものである。
気等の外的作用因子に対して相互作用を有し、ガス・水
蒸気の濃度を高い感度で検出することのできる錫酸化物
の超微粒子膜を感応体とするセンサの製造方法に関する
ものである。
本発明の目的とするところは、同一材料を用いて、測定
温度を違えるだけでガスと水蒸気の濃度を高い感度で検
出することのできるセンサを提供することにある。
温度を違えるだけでガスと水蒸気の濃度を高い感度で検
出することのできるセンサを提供することにある。
すなわち、本発明の製造方法により作られた錫酸化物超
微粒子センサは、室温では水蒸気に感応し、高温度下で
はガスに感応して、それらの濃度を各々選択的に検出す
ることができるものである。以下、第１図を用いて半導
体センサー材料としての錫酸化物超微粒子材料の製造方
法の一実施例を詳しく説明する。
微粒子センサは、室温では水蒸気に感応し、高温度下で
はガスに感応して、それらの濃度を各々選択的に検出す
ることができるものである。以下、第１図を用いて半導
体センサー材料としての錫酸化物超微粒子材料の製造方
法の一実施例を詳しく説明する。
通常の真空蒸着装層中の試料ホルダー２に、超微粒子材
料を付着させるべき基板（たとえばガラス基板）３を保
持させる。
料を付着させるべき基板（たとえばガラス基板）３を保
持させる。
蒸着用ボート４中にＳｎ、もしくはＳｎ０、またはＳｎ
０２などの蒸発材料５をセットしたのち、排気口６に接
続した真空ポンプ（図示せず）を作動させて、装置１内
を５×１０‐汀ｏｒｄ星度の真空度にする。それから、
０２ガス導入口７のコックを開き、装置１内に０２ガス
を導入し、その圧力を０．１Ｔｏｒｒからｌｍｏｎ程度
に保つ。次に、蒸発用電源８によりボート４に通電して
発熱させ、０２ガス雰囲気のもとで蒸発材料５を十数秒
から数分間蒸発させる。たとえば０２ガス圧力を０．９
０ｎにして蒸発材料５をＳｎに選び、７０〜８０Ａ、４
Ｖの電力を１分間ボート４に印加すると、約１山ｍの厚
さのＳｎ酸化物の超微粒子が基板３の表面に付着形成さ
れた。
０２などの蒸発材料５をセットしたのち、排気口６に接
続した真空ポンプ（図示せず）を作動させて、装置１内
を５×１０‐汀ｏｒｄ星度の真空度にする。それから、
０２ガス導入口７のコックを開き、装置１内に０２ガス
を導入し、その圧力を０．１Ｔｏｒｒからｌｍｏｎ程度
に保つ。次に、蒸発用電源８によりボート４に通電して
発熱させ、０２ガス雰囲気のもとで蒸発材料５を十数秒
から数分間蒸発させる。たとえば０２ガス圧力を０．９
０ｎにして蒸発材料５をＳｎに選び、７０〜８０Ａ、４
Ｖの電力を１分間ボート４に印加すると、約１山ｍの厚
さのＳｎ酸化物の超微粒子が基板３の表面に付着形成さ
れた。
ここでは蒸発材料を蒸発させるのに抵抗加熱による方法
を例にあげて述べたが、他の方法、たとえば誘導加熱、
あるいは赤外線加熱による方法でよいことは言うまでも
ない。第２図は上述のようにして作られたセンサーの一
例を示す。
を例にあげて述べたが、他の方法、たとえば誘導加熱、
あるいは赤外線加熱による方法でよいことは言うまでも
ない。第２図は上述のようにして作られたセンサーの一
例を示す。
これは、基板３上にあらかじめ一対の電極９，１０が真
空蒸着などの周知の方法によって設けられており、さら
に、その上に超微粒子膜１１が形成されているものであ
る。検出対象となる雰囲気中に入れると、ガス、水蒸気
の濃度に応じて、電極９，１０間の抵抗値が変化する。
上述のようにして製造したＳｎ酸化物の超微粒子材料を
感応体とするセンサ特性は、その製造条件により、かな
り異なる。特性に影響を与える種々の製造パラメータの
中でも、特に超微粒子材料形成過程となる雰囲気、すな
わち０２ガスの圧力にその特性が強く依存する。超微粒
子材料の平均粒径を例にとると、第３図に実線で示した
ように０２ガス圧力ｌｍｏｍでは百数十Ａ，０２ガス圧
力ＩＴｏｒｒでは数十Ａになる。一般に、超微粒子材料
の粒径によって、粒子中に占める表面の割合や粒子全エ
ネルギー中に占める表面エネルギーの割合が大きく異な
って来る。第３図に破線で示したように、０２ガス圧力
ｌｍｏｍで製造した超微粒子材料の全原子数に対する表
面原子数の割合は約１０％，０２ガス圧力ＩＴｏｎで製
造した超微粒子材料のそれは約４５％となる。このよう
に製造時のＱガス圧力により超微粒子材料の表面エネル
ギー、すなわちガス、水蒸気と相互作用を起こす表面活
性度が異なる。また、超微粒子材料が基板に付着する場
合の、膜の形成の状況も、０２ガス圧力によって、異な
る。すなわち、Ｑガス圧力が０．１Ｔｏｎの場合には、
第４図Ａに示すように、超微粒子層はＣ軸方向に柱状に
配列し、その表面が比較的平坦で、所々に割れが生じる
。これから、超微粒子膜は、かなり固くてもろい（小さ
な粒径の微粒子が密につまっている）ものであると考え
られる。０２ガス圧力が０．５Ｔｏｍになると、第４図
Ｂに示すように、柱状性はまだ残っているが、超微粒子
層の配列方向に乱れがみられるようになる。
空蒸着などの周知の方法によって設けられており、さら
に、その上に超微粒子膜１１が形成されているものであ
る。検出対象となる雰囲気中に入れると、ガス、水蒸気
の濃度に応じて、電極９，１０間の抵抗値が変化する。
上述のようにして製造したＳｎ酸化物の超微粒子材料を
感応体とするセンサ特性は、その製造条件により、かな
り異なる。特性に影響を与える種々の製造パラメータの
中でも、特に超微粒子材料形成過程となる雰囲気、すな
わち０２ガスの圧力にその特性が強く依存する。超微粒
子材料の平均粒径を例にとると、第３図に実線で示した
ように０２ガス圧力ｌｍｏｍでは百数十Ａ，０２ガス圧
力ＩＴｏｒｒでは数十Ａになる。一般に、超微粒子材料
の粒径によって、粒子中に占める表面の割合や粒子全エ
ネルギー中に占める表面エネルギーの割合が大きく異な
って来る。第３図に破線で示したように、０２ガス圧力
ｌｍｏｍで製造した超微粒子材料の全原子数に対する表
面原子数の割合は約１０％，０２ガス圧力ＩＴｏｎで製
造した超微粒子材料のそれは約４５％となる。このよう
に製造時のＱガス圧力により超微粒子材料の表面エネル
ギー、すなわちガス、水蒸気と相互作用を起こす表面活
性度が異なる。また、超微粒子材料が基板に付着する場
合の、膜の形成の状況も、０２ガス圧力によって、異な
る。すなわち、Ｑガス圧力が０．１Ｔｏｎの場合には、
第４図Ａに示すように、超微粒子層はＣ軸方向に柱状に
配列し、その表面が比較的平坦で、所々に割れが生じる
。これから、超微粒子膜は、かなり固くてもろい（小さ
な粒径の微粒子が密につまっている）ものであると考え
られる。０２ガス圧力が０．５Ｔｏｍになると、第４図
Ｂに示すように、柱状性はまだ残っているが、超微粒子
層の配列方向に乱れがみられるようになる。
これは、超微粒子の粒蓬がかなり大きくなっている（第
３図に示したように約３０Ａ）ことを示し、超微粒子同
志の結合力も０．１Ｔｏｎの場合に比べて弱くなってい
る。０２ガス圧力が１０ｒｏｒｒになると、第４図Ｃに
示すように、超微粒子層成長に方向性がみられず、無論
、柱状性もよくなり、断面構造が海綿状になる。
３図に示したように約３０Ａ）ことを示し、超微粒子同
志の結合力も０．１Ｔｏｎの場合に比べて弱くなってい
る。０２ガス圧力が１０ｒｏｒｒになると、第４図Ｃに
示すように、超微粒子層成長に方向性がみられず、無論
、柱状性もよくなり、断面構造が海綿状になる。
表面構造も、断面構造同様、海綿状である。第５図は、
Ｓｎ酸化物超微粒子材料のィンプタンガスおよび水蒸気
に対する感度の、超微粒子材料製造時の０２ガス圧依存
性を示したものである。
Ｓｎ酸化物超微粒子材料のィンプタンガスおよび水蒸気
に対する感度の、超微粒子材料製造時の０２ガス圧依存
性を示したものである。
前述のように、０２ガス圧力により、超微粒子材料その
もの、および超微粒子材料膜の成長、配列の仕方も異な
るので、当然雰囲気すなわちィソプタンガスや水蒸気な
どとの相互作用の様子もＳ心酸化物超微粒子材料製造時
の０２ガス圧により異なってくる。
もの、および超微粒子材料膜の成長、配列の仕方も異な
るので、当然雰囲気すなわちィソプタンガスや水蒸気な
どとの相互作用の様子もＳ心酸化物超微粒子材料製造時
の０２ガス圧により異なってくる。
図において、曲線ａは２００ｑｏの温度雰囲気で測定し
たィソブタンガスに対するＳｎ酸イ材物超微粒子材料の
感度を示したものである。これから明らかなように、０
２ガス圧力０．１Ｔｏｎからｌｍｏｎまでの間で製造し
たＳｎ酸化物超微粒子材料がィソブタンに対して感度を
有している。曲線ｂは、室温（２５℃の温度雰囲気で測
定したソブタンガスに対するＳ健酸化物超微粒子材料の
感度を示したものであり、製造時におけるＱガス圧力の
如何にかかわらず、感度を示さない。曲線ｃは２０ぴ０
の温度雰囲気中で測定した水蒸気に対するＳｎ酸化物の
超微粒子材料の感度を示したものであり、これから明ら
かなように、高温度下では製造時の０２ガス圧力の如何
にかかわらず感度を示さない。曲線ｄは室温雰囲気中で
測定した水蒸気に対するＳｎ酸化物の超微粒子材料の感
度を示したものであり、０２ガス圧力０．０２ｒｏｍか
らＩＴｏｍまでの間で製造したＳｎ酸化物の超微粒子材
料が感度を有している。これから明らかなように、０．
１ＴｏｎからＩＴｏｎまでの圧力のＱ雰囲気中で製造さ
れたＳｎ酸化物の超微粒子材料は、２００ｑｏで測定す
ればィソブタンガスを、室温で測定すれば水蒸気を各々
選択的に検出しうるものである。
たィソブタンガスに対するＳｎ酸イ材物超微粒子材料の
感度を示したものである。これから明らかなように、０
２ガス圧力０．１Ｔｏｎからｌｍｏｎまでの間で製造し
たＳｎ酸化物超微粒子材料がィソブタンに対して感度を
有している。曲線ｂは、室温（２５℃の温度雰囲気で測
定したソブタンガスに対するＳ健酸化物超微粒子材料の
感度を示したものであり、製造時におけるＱガス圧力の
如何にかかわらず、感度を示さない。曲線ｃは２０ぴ０
の温度雰囲気中で測定した水蒸気に対するＳｎ酸化物の
超微粒子材料の感度を示したものであり、これから明ら
かなように、高温度下では製造時の０２ガス圧力の如何
にかかわらず感度を示さない。曲線ｄは室温雰囲気中で
測定した水蒸気に対するＳｎ酸化物の超微粒子材料の感
度を示したものであり、０２ガス圧力０．０２ｒｏｍか
らＩＴｏｍまでの間で製造したＳｎ酸化物の超微粒子材
料が感度を有している。これから明らかなように、０．
１ＴｏｎからＩＴｏｎまでの圧力のＱ雰囲気中で製造さ
れたＳｎ酸化物の超微粒子材料は、２００ｑｏで測定す
ればィソブタンガスを、室温で測定すれば水蒸気を各々
選択的に検出しうるものである。
以上述べたように本発明の製造方法によるＳｎ酸化物の
超微粒子材料は、測定温度を違えるだけで一つのセンサ
ーで同一雰囲気中に存在するたとえばィソプタンガスと
水蒸気とを選択的に測定できるものであり、非常に有用
なものである。
超微粒子材料は、測定温度を違えるだけで一つのセンサ
ーで同一雰囲気中に存在するたとえばィソプタンガスと
水蒸気とを選択的に測定できるものであり、非常に有用
なものである。
そして、上述から明らかなように、一つのセンサーで一
つの事象を測定することができるため、経済的であり、
周辺回路構成も二つのセンサーを用いるよりははるかに
容易であるという利点も有している。この方法で作られ
たセンサーの用途としては、たとえば燃焼状態の検知あ
るいは制御、火災検知などをあげることができる。
つの事象を測定することができるため、経済的であり、
周辺回路構成も二つのセンサーを用いるよりははるかに
容易であるという利点も有している。この方法で作られ
たセンサーの用途としては、たとえば燃焼状態の検知あ
るいは制御、火災検知などをあげることができる。
第１図は本発明にかかるセンサの製造方法を実施するた
めの製造装置の一例を示す図、第２図は本発明の方法に
よって得られたセンサの構造の一例を示す平面図、第３
図は感応体製造時におけるＱガス圧力と超微粒子材料の
平均粒径、表面原子数と関係を示す図、第４図Ａ，Ｂ，
ＣはそれぞれＳｎ酸化物超微粒子材料の基板に対する付
着状態を示す走査形電子顕微鏡写真、第５図は感応体製
造時における０２ガス圧力、測定温度と感度との関係を
示す図である。 １・・・・・・基板、４・・・・・・ボート、５・・・
・・・蒸発材料、９，１０・・・・・・電極、１１・・
・・・・超微粒子膜。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図
めの製造装置の一例を示す図、第２図は本発明の方法に
よって得られたセンサの構造の一例を示す平面図、第３
図は感応体製造時におけるＱガス圧力と超微粒子材料の
平均粒径、表面原子数と関係を示す図、第４図Ａ，Ｂ，
ＣはそれぞれＳｎ酸化物超微粒子材料の基板に対する付
着状態を示す走査形電子顕微鏡写真、第５図は感応体製
造時における０２ガス圧力、測定温度と感度との関係を
示す図である。 １・・・・・・基板、４・・・・・・ボート、５・・・
・・・蒸発材料、９，１０・・・・・・電極、１１・・
・・・・超微粒子膜。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- １ 電気絶縁性支持基板上にＳｎもしくはその酸化物を
０．１〜１ＴｏｒｒのＯ＿２ガス圧の雰囲気中で蒸発さ
せ、支持基板に付着させて、Ｓｎ酸化物の超微粒子膜を
形成し、ガス・湿度に対する感応体とすることを特徴と
するセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10062078A JPS6030893B2 (ja) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10062078A JPS6030893B2 (ja) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5527925A JPS5527925A (en) | 1980-02-28 |
| JPS6030893B2 true JPS6030893B2 (ja) | 1985-07-19 |
Family
ID=14278875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10062078A Expired JPS6030893B2 (ja) | 1978-08-17 | 1978-08-17 | センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030893B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5722549A (en) * | 1980-07-16 | 1982-02-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas sensor and manufacture thereof |
| JPS5796250A (en) * | 1980-12-05 | 1982-06-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of superparticulate sensor |
| JP6536479B2 (ja) | 2016-05-17 | 2019-07-03 | 株式会社デンソー | 回転機の制御装置 |
-
1978
- 1978-08-17 JP JP10062078A patent/JPS6030893B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5527925A (en) | 1980-02-28 |
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