JPH1048170A - ガスセンサおよびその製造方法 - Google Patents
ガスセンサおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH1048170A JPH1048170A JP9119354A JP11935497A JPH1048170A JP H1048170 A JPH1048170 A JP H1048170A JP 9119354 A JP9119354 A JP 9119354A JP 11935497 A JP11935497 A JP 11935497A JP H1048170 A JPH1048170 A JP H1048170A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- layer
- sensor
- sensitivity
- gas sensor
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—Specially adapted to detect a particular component
- G01N33/005—Specially adapted to detect a particular component for H2
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスセンサにおいて、被測定ガスに対する選
択度および感度を高める。 【解決手段】 ガスセンサにおけるガス感応性の酸化ガ
リウム層を二酸化シリコンを有するフィルタ層で覆う。
あるいは酸化ガリウム層を酸化チタン、バナジン酸アル
ミニウム、酸化タングステンまたは酸化タンタルから成
るガス感応性で覆うこともできる。
択度および感度を高める。 【解決手段】 ガスセンサにおけるガス感応性の酸化ガ
リウム層を二酸化シリコンを有するフィルタ層で覆う。
あるいは酸化ガリウム層を酸化チタン、バナジン酸アル
ミニウム、酸化タングステンまたは酸化タンタルから成
るガス感応性で覆うこともできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサおよび
その製造法方に関する。詳細には本発明は、混合物中の
ガスを検出するための金属酸化物ベースのガスセンサに
関する。金属酸化物ベースのガスセンサは基本的に、周
囲ガスに依存してその導電性を変化させるものである。
その製造法方に関する。詳細には本発明は、混合物中の
ガスを検出するための金属酸化物ベースのガスセンサに
関する。金属酸化物ベースのガスセンサは基本的に、周
囲ガスに依存してその導電性を変化させるものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、金属酸化物のガス感応特性は
動作温度を変えることで制御し、それにより特定のガス
に対する感度を増大させ他のガスに対する感度を低減さ
せることしかできなかった。これについてはヨーロッパ
特許出願公開第０５２７２５８号明細書およびヨーロッ
パ特許出願公開第０４６４２４３号明細書を参照のこ
と。後者の文献には、半導体の酸化ガリウムを備えた酸
素センサについて記載されている。この場合、ガスセン
サの動作温度が８５０゜を超えると、物質の酸素含有量
が周囲空気の酸素含有量と相互作用し、その結果、物質
の特有の導電性が目下の酸素分圧に対する尺度となる。
還元されたガスのためのガスセンサを得るには、ヨーロ
ッパ特許出願公開第０５２７２５８号明細書によればＧ
ａ2Ｏ3の薄層に対する動作温度を約６００゜Ｃ付近で固
定する必要がある。
動作温度を変えることで制御し、それにより特定のガス
に対する感度を増大させ他のガスに対する感度を低減さ
せることしかできなかった。これについてはヨーロッパ
特許出願公開第０５２７２５８号明細書およびヨーロッ
パ特許出願公開第０４６４２４３号明細書を参照のこ
と。後者の文献には、半導体の酸化ガリウムを備えた酸
素センサについて記載されている。この場合、ガスセン
サの動作温度が８５０゜を超えると、物質の酸素含有量
が周囲空気の酸素含有量と相互作用し、その結果、物質
の特有の導電性が目下の酸素分圧に対する尺度となる。
還元されたガスのためのガスセンサを得るには、ヨーロ
ッパ特許出願公開第０５２７２５８号明細書によればＧ
ａ2Ｏ3の薄層に対する動作温度を約６００゜Ｃ付近で固
定する必要がある。
【０００３】さらにアメリカ合衆国特許第４３４７７３
２号による従来技術によれば、特定の可燃性有毒性のガ
スを検出するためのガスセンサが知られている。このガ
スセンサはガス感応性の層を有しており、この層には酸
化ガリウムのドーピングされた酸化亜鉛が含まれてい
る。さらにこの層はゼオライトたとえばゼオライト３Ａ
から成るフィルタ層で覆われている。このガスセンサは
２００゜Ｃの温度で駆動される。６００〜１０００゜Ｃ
の温度にはこのガスセンサは適しておらず、それはその
ような温度領域ではゼオライト層が気化することになる
からである。
２号による従来技術によれば、特定の可燃性有毒性のガ
スを検出するためのガスセンサが知られている。このガ
スセンサはガス感応性の層を有しており、この層には酸
化ガリウムのドーピングされた酸化亜鉛が含まれてい
る。さらにこの層はゼオライトたとえばゼオライト３Ａ
から成るフィルタ層で覆われている。このガスセンサは
２００゜Ｃの温度で駆動される。６００〜１０００゜Ｃ
の温度にはこのガスセンサは適しておらず、それはその
ような温度領域ではゼオライト層が気化することになる
からである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、被測
定ガスに関する選択度および感度の高められたガスセン
サを提供することにある。
定ガスに関する選択度および感度の高められたガスセン
サを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、請求項１および請求項５に記載のガスセンサにより
解決される。この場合、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を有す
るフィルタ層により、侵食性のガスに対して不感である
という利点が得られる。
は、請求項１および請求項５に記載のガスセンサにより
解決される。この場合、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を有す
るフィルタ層により、侵食性のガスに対して不感である
という利点が得られる。
【０００６】従属請求項には本発明の有利な実施形態が
示されている。
示されている。
【０００７】請求項２に記載されているように、フィル
タ層の厚さは３００〜５００ｎｍを選ぶのが有利であ
る。それというのは、フィルタ層が薄すぎると選択性が
なくなってしまい、フィルタ層が厚すぎると感度が過度
に強く抑えられてしまうからである。
タ層の厚さは３００〜５００ｎｍを選ぶのが有利であ
る。それというのは、フィルタ層が薄すぎると選択性が
なくなってしまい、フィルタ層が厚すぎると感度が過度
に強く抑えられてしまうからである。
【０００８】Ｈ2 に対するガスセンサの感度を改善する
ため、請求項３によれば動作温度は６００゜Ｃ〜７００
゜Ｃの間におかれる。これよりも温度が低くなると、ガ
ス感応層の電気抵抗が過度に高くなってしまう。また、
これよりも温度が高くなると、Ｈ2 に対する感度が下が
ってしまう。
ため、請求項３によれば動作温度は６００゜Ｃ〜７００
゜Ｃの間におかれる。これよりも温度が低くなると、ガ
ス感応層の電気抵抗が過度に高くなってしまう。また、
これよりも温度が高くなると、Ｈ2 に対する感度が下が
ってしまう。
【０００９】次に、図面を参照しながら本発明について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１０】
第１の実施形態：図１の左側にはセンサの平面図が示さ
れている。基板ＳＵＢ上に金属の接触平面ＫＦが設けら
れており、それらの間に交互配置形（交差指形ないしイ
ンタディジタル）構造体Ｉが配置されている。図１の下
方には、この交互配置形構造体Ｉの一部分が拡大されて
示されている。交互配置形構造体Ｉの上にＧａ2Ｏ3から
成るガス感応層が設けられている。図１の右側に示され
ている基板ＳＵＢの裏面には、加熱装置Ｈが取り付けら
れている。
れている。基板ＳＵＢ上に金属の接触平面ＫＦが設けら
れており、それらの間に交互配置形（交差指形ないしイ
ンタディジタル）構造体Ｉが配置されている。図１の下
方には、この交互配置形構造体Ｉの一部分が拡大されて
示されている。交互配置形構造体Ｉの上にＧａ2Ｏ3から
成るガス感応層が設けられている。図１の右側に示され
ている基板ＳＵＢの裏面には、加熱装置Ｈが取り付けら
れている。
【００１１】図２には、センサが著しく簡略されたかた
ちの横断面で示されている。基板ＳＵＢの上に２μｍの
厚さのＧａ2Ｏ3層が取り付けられている。さらにこの層
の上には、ＳｉＯ2 から成り表面被覆層とも称するフィ
ルタ層が配置されている。フィルタ層の厚さは約３００
ｎｍである。みやすくするため、図１の交互配置形構造
体Ｉおよび加熱装置Ｈはここには示されていない。
ちの横断面で示されている。基板ＳＵＢの上に２μｍの
厚さのＧａ2Ｏ3層が取り付けられている。さらにこの層
の上には、ＳｉＯ2 から成り表面被覆層とも称するフィ
ルタ層が配置されている。フィルタ層の厚さは約３００
ｎｍである。みやすくするため、図１の交互配置形構造
体Ｉおよび加熱装置Ｈはここには示されていない。
【００１２】図３には、本発明によるガスセンサがＧａ
2Ｏ3ベースの慣用のセンサと対比されて示されている。
図３の一番下には、センサがどの程度の期間、どのよう
なガスに晒されているのかが時間ｔ（分）に基づき示さ
れている。これら両方の対比されたダイアグラムには、
そのつど生じている測定ガスにおける慣用の酸化ガリウ
ムセンサの反応とＳｉＯ2 により変態されたセンサ（＝
本発明によるセンサ）の反応が示されている。両方のダ
イアグラムの縦座標には、抵抗ＲがＫΩの単位で示され
ている。図３の一番下において個々の測定ガスの下に書
き込まれているバーは互いに正しい割合で示されている
ものではなく、ガス流が存在しかつ一定であったかをみ
るためのものにすぎない。この場合、時点ｔ＝３５０分
までは同じ湿度に保たれている。時点ｔ＝３５０分から
は、相対的な湿度（＝Ｈ2Ｏの濃度） が約２０分間、２
６％から１３％へと減少する。酸素濃度は時点ｔ＝１９
０分において約２０分間、２０％から１％へと減少す
る。つまりこのとき、検査すべきガス混合物中には９８
％の窒素と１％のＨ2Ｏ と１％の酸素が存在しているこ
とになる。ここでは、工業上の適用において予期し得る
濃度を選んだ。このダイアグラムからわかるように、従
来のガスセンサと比べて本発明によるガスセンサの場合
には水素（Ｈ2） に対し感度Ｓが著しく高く、つまり本
発明によるガスセンサではＳ＝５３であるのに対し、従
来のガスセンサではＳ＝５．５である。さらに両方のダ
イアグラムを比較すれば、従来のガスセンサの選択性の
欠如もわかる。酸素（Ｏ2）、アンモニア（ＮＨ3）、メ
タン（ＣＨ4）およびイソブテンの場合に著しい横感度
を有している。この場合、感度Ｓは、合成空気中のセン
サの電気抵抗と被検ガス中のセンサの電気抵抗との商に
より求められる。
2Ｏ3ベースの慣用のセンサと対比されて示されている。
図３の一番下には、センサがどの程度の期間、どのよう
なガスに晒されているのかが時間ｔ（分）に基づき示さ
れている。これら両方の対比されたダイアグラムには、
そのつど生じている測定ガスにおける慣用の酸化ガリウ
ムセンサの反応とＳｉＯ2 により変態されたセンサ（＝
本発明によるセンサ）の反応が示されている。両方のダ
イアグラムの縦座標には、抵抗ＲがＫΩの単位で示され
ている。図３の一番下において個々の測定ガスの下に書
き込まれているバーは互いに正しい割合で示されている
ものではなく、ガス流が存在しかつ一定であったかをみ
るためのものにすぎない。この場合、時点ｔ＝３５０分
までは同じ湿度に保たれている。時点ｔ＝３５０分から
は、相対的な湿度（＝Ｈ2Ｏの濃度） が約２０分間、２
６％から１３％へと減少する。酸素濃度は時点ｔ＝１９
０分において約２０分間、２０％から１％へと減少す
る。つまりこのとき、検査すべきガス混合物中には９８
％の窒素と１％のＨ2Ｏ と１％の酸素が存在しているこ
とになる。ここでは、工業上の適用において予期し得る
濃度を選んだ。このダイアグラムからわかるように、従
来のガスセンサと比べて本発明によるガスセンサの場合
には水素（Ｈ2） に対し感度Ｓが著しく高く、つまり本
発明によるガスセンサではＳ＝５３であるのに対し、従
来のガスセンサではＳ＝５．５である。さらに両方のダ
イアグラムを比較すれば、従来のガスセンサの選択性の
欠如もわかる。酸素（Ｏ2）、アンモニア（ＮＨ3）、メ
タン（ＣＨ4）およびイソブテンの場合に著しい横感度
を有している。この場合、感度Ｓは、合成空気中のセン
サの電気抵抗と被検ガス中のセンサの電気抵抗との商に
より求められる。
【００１３】図４にも同様に感度の変化が書き込まれて
いるが、図３とは異なりここではエタノールとアセトン
に関して示されている。
いるが、図３とは異なりここではエタノールとアセトン
に関して示されている。
【００１４】本発明によるセンサと従来のガスセンサと
の比較からわかるのは、ＳｉＯ2 表面被覆層によりメタ
ンとエタノールとイソブテンに対する感度を低減でき、
これに対して水素の感度が著しく高められていることで
ある。 ＳｉＯ2 層は水素に対してのみ浸透性である。
つまり、ガス感応層により大気中の湿度が遮られ、これ
により本発明によるセンサの抵抗は従来技術のセンサよ
りも５倍大きいものとなる（図３参照、従来のガスセン
サでは１ＭΩであり本発明によるガスセンサでは５ＭΩ
である）。したがって本発明によるセンサでは水素に対
しても感度が増している。なお、両方のセンサは７００
゜Ｃの動作温度で駆動された。
の比較からわかるのは、ＳｉＯ2 表面被覆層によりメタ
ンとエタノールとイソブテンに対する感度を低減でき、
これに対して水素の感度が著しく高められていることで
ある。 ＳｉＯ2 層は水素に対してのみ浸透性である。
つまり、ガス感応層により大気中の湿度が遮られ、これ
により本発明によるセンサの抵抗は従来技術のセンサよ
りも５倍大きいものとなる（図３参照、従来のガスセン
サでは１ＭΩであり本発明によるガスセンサでは５ＭΩ
である）。したがって本発明によるセンサでは水素に対
しても感度が増している。なお、両方のセンサは７００
゜Ｃの動作温度で駆動された。
【００１５】有利なことに、本発明によるセンサはマイ
クロシステム互換のプレーナ技術により安価に実現でき
る。製造技術における再現性の見地からすれば、バルク
・セラミック構造よりもプレーナ技術のほうが有利であ
る。
クロシステム互換のプレーナ技術により安価に実現でき
る。製造技術における再現性の見地からすれば、バルク
・セラミック構造よりもプレーナ技術のほうが有利であ
る。
【００１６】製造において以下のステップを注目された
い：Ｇａ2Ｏ3センサは、たとえば析出により周知のよう
にして製造される。Ｇａ2Ｏ3層の結晶度ならびに化学量
論は、７００〜１２００゜Ｃの温度において第１の熱処
理により改善される。ＳｉＯ2 から成る付加的な層は、
数ｎｍ〜μｍの厚さでＧａ2Ｏ3の表面に付着される。こ
の表面変態は、スパッタリング、ＣＶＤ、電子ビーム蒸
着、分子線手法あるいは湿式化学法（ゾル・ゲル法）に
より行うことができる。適切な第２の熱処理によりこの
表面が安定化される。
い：Ｇａ2Ｏ3センサは、たとえば析出により周知のよう
にして製造される。Ｇａ2Ｏ3層の結晶度ならびに化学量
論は、７００〜１２００゜Ｃの温度において第１の熱処
理により改善される。ＳｉＯ2 から成る付加的な層は、
数ｎｍ〜μｍの厚さでＧａ2Ｏ3の表面に付着される。こ
の表面変態は、スパッタリング、ＣＶＤ、電子ビーム蒸
着、分子線手法あるいは湿式化学法（ゾル・ゲル法）に
より行うことができる。適切な第２の熱処理によりこの
表面が安定化される。
【００１７】表面被覆によりガス感度を高度に制御する
ことができる。特定のガスに対する感度を高め、妨害と
なるガスに対する横感度を減少させるかまたは部分的に
全く取り除くことができる。
ことができる。特定のガスに対する感度を高め、妨害と
なるガスに対する横感度を減少させるかまたは部分的に
全く取り除くことができる。
【００１８】ＳｉＯ2 のフィルタ効果は２つの作用に因
るものである：一方では層における孔径により、いずれ
のガス粒子がガス感応物質へ到達するのかが決定され
る。他方、ガスをろ過する層およびガスの極性（親水
性、疎水性）が決定要因となる。したがって、有極性ガ
ス分子だけまたは無極性ガス分子だけがフィルタ層の極
性状態に依存してそこを通過できるというようなことが
考えられる（たとえば疎水性の膜による湿気遮断）。つ
まり、ガスとフィルタ層がそれぞれ異なる極性状態を有
していれば、ガスはフィルタ層を通過できない。
るものである：一方では層における孔径により、いずれ
のガス粒子がガス感応物質へ到達するのかが決定され
る。他方、ガスをろ過する層およびガスの極性（親水
性、疎水性）が決定要因となる。したがって、有極性ガ
ス分子だけまたは無極性ガス分子だけがフィルタ層の極
性状態に依存してそこを通過できるというようなことが
考えられる（たとえば疎水性の膜による湿気遮断）。つ
まり、ガスとフィルタ層がそれぞれ異なる極性状態を有
していれば、ガスはフィルタ層を通過できない。
【００１９】ＳｉＯ2 から成るフィルタ層によって、選
択度だけでなく特定のガスに対する感度も改善される。
このような反応は、検出すべきガスが実際には湿気を伴
って生じることから説明がつく。この場合、フィルタ層
により湿気を抑えることができる。そしてこれによって
感度が増す。なぜならば感度というのは、合成空気中の
センサの電気抵抗と検出すべきガス中のセンサの電気抵
抗の商として計算されるからである。付加的に、従来の
ガスセンサでは乾燥した空気において強い測定作用をも
つＮＨ3 に対する感度も下がる。湿気を通さない層はＧ
ａ2Ｏ3表面がＯＨ基により覆われるのを阻止するので、
ＮＨ3 に対し高い測定感度をもつセンサを製造できる。
択度だけでなく特定のガスに対する感度も改善される。
このような反応は、検出すべきガスが実際には湿気を伴
って生じることから説明がつく。この場合、フィルタ層
により湿気を抑えることができる。そしてこれによって
感度が増す。なぜならば感度というのは、合成空気中の
センサの電気抵抗と検出すべきガス中のセンサの電気抵
抗の商として計算されるからである。付加的に、従来の
ガスセンサでは乾燥した空気において強い測定作用をも
つＮＨ3 に対する感度も下がる。湿気を通さない層はＧ
ａ2Ｏ3表面がＯＨ基により覆われるのを阻止するので、
ＮＨ3 に対し高い測定感度をもつセンサを製造できる。
【００２０】フィルタ層として使用すべき物質は、ガス
感応層よりも少なくとも１０倍は小さい導電性を有して
いる必要がある。さらにこの物質はガス感応層と反応す
るものであってはならず、また、ガスの接触反応を有す
るものであってはならない。無孔性であり非晶質のＳｉ
Ｏ2 は上記の特性を備えた物質である。
感応層よりも少なくとも１０倍は小さい導電性を有して
いる必要がある。さらにこの物質はガス感応層と反応す
るものであってはならず、また、ガスの接触反応を有す
るものであってはならない。無孔性であり非晶質のＳｉ
Ｏ2 は上記の特性を備えた物質である。
【００２１】たとえば Fullerene のように過度に高い
導電性を有するフィルタ特性をもつ物質や、たとえば相
互拡散または固体化学反応によってガス感応層と反応す
る物質の場合には、ガス感応層とフィルタ層との間に約
３０ｎｍまでの厚さの非導電性のＳｉＯ2 層を付着させ
ることができる。
導電性を有するフィルタ特性をもつ物質や、たとえば相
互拡散または固体化学反応によってガス感応層と反応す
る物質の場合には、ガス感応層とフィルタ層との間に約
３０ｎｍまでの厚さの非導電性のＳｉＯ2 層を付着させ
ることができる。
【００２２】ガスセンサの動作温度は６００゜Ｃ〜７０
０゜Ｃの間にあるようにする。これよりも低い温度であ
ると、Ｇａ2Ｏ3のガス感応層における電気抵抗が高くな
りすぎる。また、これよりも高い温度であると、Ｈ2 に
対する感度が失われてしまう。
０゜Ｃの間にあるようにする。これよりも低い温度であ
ると、Ｇａ2Ｏ3のガス感応層における電気抵抗が高くな
りすぎる。また、これよりも高い温度であると、Ｈ2 に
対する感度が失われてしまう。
【００２３】基板ＳＵＢの上には一方の面に加熱装置Ｈ
が設けられており、他方の面にはＧａ2Ｏ3のガス感応層
およびフィルタ層と共働する交互配置形構造体Ｉのかた
ちの測定電極が設けられているが、この基板ＳＵＢはＡ
ｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）層およびその上に配置され
た非導電性のＳｉＯ2 （二酸化珪素）層により構成でき
る。 ＳｉＯ2 層は同時に拡散阻止層を成す。
が設けられており、他方の面にはＧａ2Ｏ3のガス感応層
およびフィルタ層と共働する交互配置形構造体Ｉのかた
ちの測定電極が設けられているが、この基板ＳＵＢはＡ
ｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）層およびその上に配置され
た非導電性のＳｉＯ2 （二酸化珪素）層により構成でき
る。 ＳｉＯ2 層は同時に拡散阻止層を成す。
【００２４】第２の実施形態：第２の実施形態によれ
ば、基板ＳＵＢの上に２μｍの厚さのＧａ2Ｏ3層が取り
付けられる（図２参照）。さらにこの層の上にはガス感
応性の金属酸化物層が付着される。ガス感応性の金属酸
化物層（第２の層とも称する）の厚さは、用いられる金
属酸化物に依存する。一般にはこれは３０ｎｍ〜３００
ｎｍである。
ば、基板ＳＵＢの上に２μｍの厚さのＧａ2Ｏ3層が取り
付けられる（図２参照）。さらにこの層の上にはガス感
応性の金属酸化物層が付着される。ガス感応性の金属酸
化物層（第２の層とも称する）の厚さは、用いられる金
属酸化物に依存する。一般にはこれは３０ｎｍ〜３００
ｎｍである。
【００２５】このガスセンサは次のようにして製造され
る：一方の面が加熱電極構造体Ｈにより被覆され他方の
面が測定電極構造体Ｉにより被覆されている基板ＳＵＢ
の上に、２μｍの厚さの酸化ガリウム層が付着される。
この付着はたとえばスパッタリングにより行われる。次
に、７００゜Ｃ〜１２００゜Ｃの熱処理温度θＴで第１
の熱処理が行われる。これにより酸化ガリウム層の結晶
度および化学量論が改善される。そして次のステップに
おいて酸化ガリウムの表面に、３〜３００ｎｍの層厚の
ガス感応性金属酸化物層が付着される。このような表面
変態は、陰極スパッタリング、ＣＶＤ、電子ビーム蒸
着、分子線手法あるいは湿式化学法により施すことがで
きる。第２の層に関しては、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、
バナジン酸アルミニウム（ＡｌＶＯ4 ）、Ｖ2Ｏ5、酸化
タングステン（ＷＯ3 ）または酸化タンタル（ＴａＯ）
のようなガス感応性の金属酸化物が用いられる。これに
続いて、約１５時間にわたる第２の熱処理が行われ、こ
の場合の熱処理温度θＴは動作温度θＢに応じて８５０
゜Ｃ〜１１００゜Ｃの間にある。熱処理温度θＴは基本
的に、所期の動作温度θＢよりも高く選ぶようにする。
以下の表には、個々のガス感応性の金属酸化物に関して
対応する層厚、熱処理温度θＴ、動作温度θＢならびに
センサの個々のガス感度が記載されている。
る：一方の面が加熱電極構造体Ｈにより被覆され他方の
面が測定電極構造体Ｉにより被覆されている基板ＳＵＢ
の上に、２μｍの厚さの酸化ガリウム層が付着される。
この付着はたとえばスパッタリングにより行われる。次
に、７００゜Ｃ〜１２００゜Ｃの熱処理温度θＴで第１
の熱処理が行われる。これにより酸化ガリウム層の結晶
度および化学量論が改善される。そして次のステップに
おいて酸化ガリウムの表面に、３〜３００ｎｍの層厚の
ガス感応性金属酸化物層が付着される。このような表面
変態は、陰極スパッタリング、ＣＶＤ、電子ビーム蒸
着、分子線手法あるいは湿式化学法により施すことがで
きる。第２の層に関しては、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、
バナジン酸アルミニウム（ＡｌＶＯ4 ）、Ｖ2Ｏ5、酸化
タングステン（ＷＯ3 ）または酸化タンタル（ＴａＯ）
のようなガス感応性の金属酸化物が用いられる。これに
続いて、約１５時間にわたる第２の熱処理が行われ、こ
の場合の熱処理温度θＴは動作温度θＢに応じて８５０
゜Ｃ〜１１００゜Ｃの間にある。熱処理温度θＴは基本
的に、所期の動作温度θＢよりも高く選ぶようにする。
以下の表には、個々のガス感応性の金属酸化物に関して
対応する層厚、熱処理温度θＴ、動作温度θＢならびに
センサの個々のガス感度が記載されている。
【００２６】
【表１】
【００２７】第１の熱処理後に付着されたバナジン酸ア
ルミニウムの第２の層は、第２の熱処理により五酸化バ
ナジウム（Ｖ2Ｏ5）になる。
ルミニウムの第２の層は、第２の熱処理により五酸化バ
ナジウム（Ｖ2Ｏ5）になる。
【００２８】導電性の変化に寄与する電子は、ガス感応
性の金属酸化物層（第２の層）によるものであって酸化
ガリウムによるものではない。電子ないし電界はガス感
応性の金属酸化物から酸化ガリウムへ移動し、そこにお
いて導電性の変化をもたらす。この場合、酸化ガリウム
のガス感応特性ではなく、第２の層として付着された金
属酸化物のガス感応特性ないしは第２の層と酸化ガリウ
ムの組み合わせ体のガス感応特性が利用される。
性の金属酸化物層（第２の層）によるものであって酸化
ガリウムによるものではない。電子ないし電界はガス感
応性の金属酸化物から酸化ガリウムへ移動し、そこにお
いて導電性の変化をもたらす。この場合、酸化ガリウム
のガス感応特性ではなく、第２の層として付着された金
属酸化物のガス感応特性ないしは第２の層と酸化ガリウ
ムの組み合わせ体のガス感応特性が利用される。
【００２９】従来の酸化ガリウムセンサでは、測定すべ
きガスが酸化ガリウム層の表面に化学的に収着し、ある
いは半導電性の酸化ガリウム層において表面反応が生
じ、吸着媒体およびセンサ物質からの電子移動が引き起
こされ、ひいては導電性が高まることになる。
きガスが酸化ガリウム層の表面に化学的に収着し、ある
いは半導電性の酸化ガリウム層において表面反応が生
じ、吸着媒体およびセンサ物質からの電子移動が引き起
こされ、ひいては導電性が高まることになる。
【００３０】他のガス感応性金属酸化物を原子状態にす
ることにより酸化ガリウム層の表面を変えると、２つの
有利な作用が得られる。
ることにより酸化ガリウム層の表面を変えると、２つの
有利な作用が得られる。
【００３１】１．ガス作用により表面から発生した電子
はＧａ2Ｏ3層に達する。低い温度（６００゜Ｃ）の場
合、そこには著しく僅かな電子（１０-13／ｃｍ3 ）し
か存在しておらず、大きなデバイ距離が存在する。した
がって、酸化ガリウム層に達した電子により導電性の大
きな変化（約１０倍）がもたらされる。
はＧａ2Ｏ3層に達する。低い温度（６００゜Ｃ）の場
合、そこには著しく僅かな電子（１０-13／ｃｍ3 ）し
か存在しておらず、大きなデバイ距離が存在する。した
がって、酸化ガリウム層に達した電子により導電性の大
きな変化（約１０倍）がもたらされる。
【００３２】２．特別に選ばれたガス感応性金属酸化物
（第２の層）により、たとえばＮＯまたはＮＨ3 のよう
な特定のガスの化学的収着が促進されるかないしは阻止
されるようにもなる。これによって、所期のように特定
のガスに対する感度（選択度）を高めることができる。
図５〜図１６には、表面の変態されたセンサと被覆の施
されていないＧａ2Ｏ3センサ（＝従来のセンサ）とが対
比されて示されている。これらの測定ダイアグラムの表
示は、図３と図４に示した測定ダイアグラムの表示に相
応するものである。
（第２の層）により、たとえばＮＯまたはＮＨ3 のよう
な特定のガスの化学的収着が促進されるかないしは阻止
されるようにもなる。これによって、所期のように特定
のガスに対する感度（選択度）を高めることができる。
図５〜図１６には、表面の変態されたセンサと被覆の施
されていないＧａ2Ｏ3センサ（＝従来のセンサ）とが対
比されて示されている。これらの測定ダイアグラムの表
示は、図３と図４に示した測定ダイアグラムの表示に相
応するものである。
【００３３】図１７と図９の場合、被検ガスにおけるセ
ンサの抵抗は合成空気中のセンサの抵抗よりも高い。そ
の個所における感度をいっそう良好に比較できるように
する目的で、感度Ｓの逆数が示されている。
ンサの抵抗は合成空気中のセンサの抵抗よりも高い。そ
の個所における感度をいっそう良好に比較できるように
する目的で、感度Ｓの逆数が示されている。
【００３４】次に、ガス感応性の金属酸化物層を有する
選択的なセンサの実例について説明する。
選択的なセンサの実例について説明する。
【００３５】ａ）溶媒センサ：図５には、酸化チタン層
（層厚３００ｎｍ）の設けられたガスセンサのガス感応
特性が従来の（被覆されていない）Ｇａ2Ｏ3センサと比
較されて示されている。この場合、第２の熱処理は熱処
理温度θＴ＝６５０゜Ｃで実施された。動作温度はθＢ
＝６００゜Ｃ付近にある。本発明によるセンサは溶媒に
適している。エタノールに対する感度は１７、アセトン
に対する感度は１２、イソブテンに対する感度は４．２
のところにある。測定された他のすべてのガスにおい
て、感度は１．５よりも小さい。合成空気中のセンサの
電気抵抗は、従来の酸化ガリウムセンサよりも約１０倍
小さい。また、本発明によるガスセンサの応答時間を従
来の酸化ガリウムセンサよりも減らすことができた。
（層厚３００ｎｍ）の設けられたガスセンサのガス感応
特性が従来の（被覆されていない）Ｇａ2Ｏ3センサと比
較されて示されている。この場合、第２の熱処理は熱処
理温度θＴ＝６５０゜Ｃで実施された。動作温度はθＢ
＝６００゜Ｃ付近にある。本発明によるセンサは溶媒に
適している。エタノールに対する感度は１７、アセトン
に対する感度は１２、イソブテンに対する感度は４．２
のところにある。測定された他のすべてのガスにおい
て、感度は１．５よりも小さい。合成空気中のセンサの
電気抵抗は、従来の酸化ガリウムセンサよりも約１０倍
小さい。また、本発明によるガスセンサの応答時間を従
来の酸化ガリウムセンサよりも減らすことができた。
【００３６】ｂ）エタノールセンサ：図７および図８に
は、酸化タンタルにより被覆されたガスセンサ（層厚３
００ｎｍ）のガス感応特性が被覆されていないＧａ2Ｏ3
センサと比較されて示されている。この場合、第２の熱
処理はθＴ＝７５０゜Ｃで行われた。動作温度はθＢ＝
７００゜Ｃ付近にある。両方のセンサはエタノールに対
し感度Ｓ＝１９で優位に反応している。他のすべての測
定ガスにおいて、本発明によるセンサの感度は１．７よ
りも小さい。合成空気中の本発明によるセンサの電気抵
抗は、従来のガスセンサよりも約５倍小さい。
は、酸化タンタルにより被覆されたガスセンサ（層厚３
００ｎｍ）のガス感応特性が被覆されていないＧａ2Ｏ3
センサと比較されて示されている。この場合、第２の熱
処理はθＴ＝７５０゜Ｃで行われた。動作温度はθＢ＝
７００゜Ｃ付近にある。両方のセンサはエタノールに対
し感度Ｓ＝１９で優位に反応している。他のすべての測
定ガスにおいて、本発明によるセンサの感度は１．７よ
りも小さい。合成空気中の本発明によるセンサの電気抵
抗は、従来のガスセンサよりも約５倍小さい。
【００３７】ｃ）酸素センサ：図９および図１０には、
バナジン酸アルミニウムにより被覆されたガスセンサ
（層厚３００ｎｍ）のガス感応特性が被覆されていない
Ｇａ2Ｏ3センサと比較されて示されている。第２の熱処
理はθＴ＝７５０゜Ｃで行われた。動作温度はθＢ＝７
００゜Ｃ付近にある。本発明によるセンサは、酸素（Ｏ
2 ）に対し逆数の感度１／Ｓ＝２．１で反応し、アンモ
ニアに対し感度Ｓ＝１．１で反応する。ここで挙げた他
の測定ガスに対する本発明によるガスセンサの感度は著
しく低い。合成空気における本発明によるセンサの電気
抵抗は、従来のガスセンサよりも約１００倍小さい。し
かも、本発明によるガスセンサのセンサ信号はきわめて
安定しており、その応答時間は短い。
バナジン酸アルミニウムにより被覆されたガスセンサ
（層厚３００ｎｍ）のガス感応特性が被覆されていない
Ｇａ2Ｏ3センサと比較されて示されている。第２の熱処
理はθＴ＝７５０゜Ｃで行われた。動作温度はθＢ＝７
００゜Ｃ付近にある。本発明によるセンサは、酸素（Ｏ
2 ）に対し逆数の感度１／Ｓ＝２．１で反応し、アンモ
ニアに対し感度Ｓ＝１．１で反応する。ここで挙げた他
の測定ガスに対する本発明によるガスセンサの感度は著
しく低い。合成空気における本発明によるセンサの電気
抵抗は、従来のガスセンサよりも約１００倍小さい。し
かも、本発明によるガスセンサのセンサ信号はきわめて
安定しており、その応答時間は短い。
【００３８】ｄ）アンモニアセンサ：図１１および図１
２には、バナジン酸アルミニウムにより被覆されたガス
センサ（層厚３００ｎｍ）のガス感応特性が従来のＧａ
2Ｏ3センサと比較されて示されている。熱処理温度はθ
Ｔ＝７５０゜Ｃであり、動作温度は（上記ｃで挙げた酸
素センサとは異なり）θＢ＝５００゜Ｃのところにあ
る。本発明によるセンサはアンモニア（ＮＨ3 ）に対し
Ｓ＝２．１の感度を示し、水素（Ｈ2 ）に対しては著し
く低い感度を示している。この場合、合成空気中の本発
明によるセンサの電気抵抗は、従来のＧａ2Ｏ3センサよ
りも著しく小さい。また、本発明によるセンサのセンサ
信号はきわめて安定している。
２には、バナジン酸アルミニウムにより被覆されたガス
センサ（層厚３００ｎｍ）のガス感応特性が従来のＧａ
2Ｏ3センサと比較されて示されている。熱処理温度はθ
Ｔ＝７５０゜Ｃであり、動作温度は（上記ｃで挙げた酸
素センサとは異なり）θＢ＝５００゜Ｃのところにあ
る。本発明によるセンサはアンモニア（ＮＨ3 ）に対し
Ｓ＝２．１の感度を示し、水素（Ｈ2 ）に対しては著し
く低い感度を示している。この場合、合成空気中の本発
明によるセンサの電気抵抗は、従来のＧａ2Ｏ3センサよ
りも著しく小さい。また、本発明によるセンサのセンサ
信号はきわめて安定している。
【００３９】ｅ）基準センサ：図１３および図１４に
は、バナジン酸アルミニウム層の設けられたガスセンサ
（層厚３００ｎｍ）のガス感応特性が従来のＧａ2Ｏ3セ
ンサと比較されて示されている。熱処理温度はθＴ＝９
５０゜Ｃである。この場合、７００゜Ｃ〜９００゜Ｃの
動作温度θＢにおいて、本発明によるセンサは酸素含有
量の変化に対し感度Ｓ＝１．２でしか反応していない。
他の測定ガスに対する感度は著しく小さい。ここで挙げ
た本発明によるセンサは、ガス不感性基準素子として使
用できる。
は、バナジン酸アルミニウム層の設けられたガスセンサ
（層厚３００ｎｍ）のガス感応特性が従来のＧａ2Ｏ3セ
ンサと比較されて示されている。熱処理温度はθＴ＝９
５０゜Ｃである。この場合、７００゜Ｃ〜９００゜Ｃの
動作温度θＢにおいて、本発明によるセンサは酸素含有
量の変化に対し感度Ｓ＝１．２でしか反応していない。
他の測定ガスに対する感度は著しく小さい。ここで挙げ
た本発明によるセンサは、ガス不感性基準素子として使
用できる。
【００４０】ｆ）メタンセンサ：図１５および図１６に
は、バナジン酸アルミニウムにより被覆されたガスセン
サのガス感応特性（層厚３０ｎｍ）が従来のＧａ2Ｏ3セ
ンサと比較されて示されている。熱処理温度θＴは１０
５０゜付近であり、動作温度θＢは１０００゜Ｃのとこ
ろにある。本発明によるこのセンサの利点は、メタンに
対する選択性にあるのではなく、ある種の適用事例に関
してとりわけ妨害を及ぼすおそれのあるエタノールに対
する感度が低減されることにある。同じ応答時間に基づ
くならば、エタノールに対する感度は２倍、メタンに対
する感度は４倍まで減った。この場合、メタンに対する
感度は著しく減少した。安定度の少ないエタノールにお
いて濃度が著しく高まったとしても感度が高まるような
ことはほとんど発生せず、これに対してメタンの場合に
は、センサを工業的に適用したときにも検出されるよう
な濃度がすでに存在している。
は、バナジン酸アルミニウムにより被覆されたガスセン
サのガス感応特性（層厚３０ｎｍ）が従来のＧａ2Ｏ3セ
ンサと比較されて示されている。熱処理温度θＴは１０
５０゜付近であり、動作温度θＢは１０００゜Ｃのとこ
ろにある。本発明によるこのセンサの利点は、メタンに
対する選択性にあるのではなく、ある種の適用事例に関
してとりわけ妨害を及ぼすおそれのあるエタノールに対
する感度が低減されることにある。同じ応答時間に基づ
くならば、エタノールに対する感度は２倍、メタンに対
する感度は４倍まで減った。この場合、メタンに対する
感度は著しく減少した。安定度の少ないエタノールにお
いて濃度が著しく高まったとしても感度が高まるような
ことはほとんど発生せず、これに対してメタンの場合に
は、センサを工業的に適用したときにも検出されるよう
な濃度がすでに存在している。
【００４１】ｇ）一酸化窒素センサ：図１５および図１
６には、酸化タングステンにより被覆されたガスセンサ
（層厚３０ｎｍ）のガス感応特性が未処理のＧａ2Ｏ3セ
ンサと比較されて示されている。熱処理温度θＴは３５
０゜Ｃのところにあり、動作温度θＢは３００゜Ｃのと
ころにある。従来の酸化ガリウムセンサは、感応層の電
気抵抗が高いことから６００゜Ｃ以下では作動させるこ
とができない。６００゜Ｃ付近で最大のＮＯ感度が得ら
れるので、この動作温度が比較のために利用される。こ
の場合、本発明によるガスセンサの感度はＮＯに対して
著しく高いことがわかり、これは約１００倍大きいもの
である（Ｓ／１とＳとの比較）。空気中における本発明
によるセンサの電気抵抗は約１ＭΩ付近にあり、したが
ってこれは従来の酸化ガリウムガスセンサよりもやはり
１００倍小さい。
６には、酸化タングステンにより被覆されたガスセンサ
（層厚３０ｎｍ）のガス感応特性が未処理のＧａ2Ｏ3セ
ンサと比較されて示されている。熱処理温度θＴは３５
０゜Ｃのところにあり、動作温度θＢは３００゜Ｃのと
ころにある。従来の酸化ガリウムセンサは、感応層の電
気抵抗が高いことから６００゜Ｃ以下では作動させるこ
とができない。６００゜Ｃ付近で最大のＮＯ感度が得ら
れるので、この動作温度が比較のために利用される。こ
の場合、本発明によるガスセンサの感度はＮＯに対して
著しく高いことがわかり、これは約１００倍大きいもの
である（Ｓ／１とＳとの比較）。空気中における本発明
によるセンサの電気抵抗は約１ＭΩ付近にあり、したが
ってこれは従来の酸化ガリウムガスセンサよりもやはり
１００倍小さい。
【００４２】有利なことに、本発明によるセンサはマイ
クロシステム互換の安価なプレーナ技術で製造される。
この技術は製造技術の再現性の面で、バルク・セラミッ
ク構造よりも有利であるといえる。
クロシステム互換の安価なプレーナ技術で製造される。
この技術は製造技術の再現性の面で、バルク・セラミッ
ク構造よりも有利であるといえる。
【００４３】ガス感応性の金属酸化物層を付着させるこ
とによって、ガスに対する感度を高度に制御することが
できた。特定のターゲットガスに対する感度を高めるこ
とができたし、干渉を及ぼすガスに対する横感度を低減
させることができ、あるいは部分的にまったく除去する
ことができた。従来の酸化ガリウムガスセンサにおける
エタノールに対する著しく高い感度は、本発明によるセ
ンサによれば著しく低減させることができ、その際、メ
タンに対する感度はほとんど減少しなかった（図１６参
照）。
とによって、ガスに対する感度を高度に制御することが
できた。特定のターゲットガスに対する感度を高めるこ
とができたし、干渉を及ぼすガスに対する横感度を低減
させることができ、あるいは部分的にまったく除去する
ことができた。従来の酸化ガリウムガスセンサにおける
エタノールに対する著しく高い感度は、本発明によるセ
ンサによれば著しく低減させることができ、その際、メ
タンに対する感度はほとんど減少しなかった（図１６参
照）。
【００４４】図１３および図１４によるガス不感性の基
準素子は、温度変動を除去するために利用できる。これ
によってセンサの温度調整はもはや不要になる。これに
ついては特許出願Ｐ ４４ ３２ ７２９．３ を参照のこ
と。そこでは、ガスと温度に依存する装置とそのすぐ近
くに配置された温度にのみ依存する装置を有するガスセ
ンサについて記載されている。これら両方の装置の出力
信号の差または比を形成することにより、温度変動に依
存せずガスだけに依存する測定量を得ることができる。
Ｇａ2Ｏ3から成る第１の層は、安定した基本導電性を有
するものである。
準素子は、温度変動を除去するために利用できる。これ
によってセンサの温度調整はもはや不要になる。これに
ついては特許出願Ｐ ４４ ３２ ７２９．３ を参照のこ
と。そこでは、ガスと温度に依存する装置とそのすぐ近
くに配置された温度にのみ依存する装置を有するガスセ
ンサについて記載されている。これら両方の装置の出力
信号の差または比を形成することにより、温度変動に依
存せずガスだけに依存する測定量を得ることができる。
Ｇａ2Ｏ3から成る第１の層は、安定した基本導電性を有
するものである。
【図１】センサ構造を上および下から見た図である。
【図２】センサを断面からみた概略図である。
【図３】従来のＧａ2Ｏ3センサと本発明によるガスセン
サとを比較した測定ダイアグラムである。
サとを比較した測定ダイアグラムである。
【図４】やはり従来のＧａ2Ｏ3センサと本発明によるガ
スセンサとを比較した測定ダイアグラムであるが、この
場合には別の測定ガスにおける様子を示す図である。
スセンサとを比較した測定ダイアグラムであるが、この
場合には別の測定ガスにおける様子を示す図である。
【図５】６００゜Ｃで駆動した従来のガスセンサと、や
はり６００゜Ｃで駆動し酸化チタン層で被覆された本発
明によるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムであ
る。
はり６００゜Ｃで駆動し酸化チタン層で被覆された本発
明によるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムであ
る。
【図６】やはり従来の酸化ガリウムセンサと酸化チタン
層で被覆された本発明によるガスセンサとを比較した測
定ダイアグラムであるが、図５とは異なり別の測定ガス
における様子を示す図である。
層で被覆された本発明によるガスセンサとを比較した測
定ダイアグラムであるが、図５とは異なり別の測定ガス
における様子を示す図である。
【図７】７００゜Ｃの動作温度における従来の酸化ガリ
ウムセンサと、同じく７００゜Ｃで駆動され酸化タンタ
ルで被覆された本発明によるガスセンサとを比較した測
定ダイアグラムである。
ウムセンサと、同じく７００゜Ｃで駆動され酸化タンタ
ルで被覆された本発明によるガスセンサとを比較した測
定ダイアグラムである。
【図８】従来の酸化ガリウムセンサと酸化タンタルで被
覆された本発明によるガスセンサとを比較した測定ダイ
アグラムであるが、図７とは異なり別の測定ガスにおけ
る様子を示す図である。
覆された本発明によるガスセンサとを比較した測定ダイ
アグラムであるが、図７とは異なり別の測定ガスにおけ
る様子を示す図である。
【図９】７００゜Ｃの動作温度における従来の酸化ガリ
ウムセンサと、同じく７００゜Ｃで駆動され第２の熱処
理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発明によ
るガスセンサとを比較した測定ダイアグラムである。
ウムセンサと、同じく７００゜Ｃで駆動され第２の熱処
理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発明によ
るガスセンサとを比較した測定ダイアグラムである。
【図１０】やはり従来の酸化ガリウムセンサと第２の熱
処理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発明に
よるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムである
が、図９とは異なり別の測定ガスにおける様子を示す図
である。
処理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発明に
よるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムである
が、図９とは異なり別の測定ガスにおける様子を示す図
である。
【図１１】６００゜Ｃの動作温度における従来の酸化ガ
リウムセンサと、第２の熱処理前にバナジン酸アルミニ
ウムで被覆された５００゜Ｃの動作温度における本発明
によるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムであ
る。
リウムセンサと、第２の熱処理前にバナジン酸アルミニ
ウムで被覆された５００゜Ｃの動作温度における本発明
によるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムであ
る。
【図１２】やはり従来の酸化ガリウムセンサと第２の熱
処理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発明に
よるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムである
が、図１１とは異なり別の測定ガスにおける様子を示す
図である。
処理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発明に
よるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムである
が、図１１とは異なり別の測定ガスにおける様子を示す
図である。
【図１３】第２の熱処理前にバナジン酸アルミニウムで
被覆された本発明によるガスセンサの感度を、種々の動
作温度（７００゜Ｃ，８００゜Ｃ，９００゜Ｃ）および
種々の測定ガスにおいて示す測定ダイアグラムである。
被覆された本発明によるガスセンサの感度を、種々の動
作温度（７００゜Ｃ，８００゜Ｃ，９００゜Ｃ）および
種々の測定ガスにおいて示す測定ダイアグラムである。
【図１４】９００゜Ｃの動作温度における従来の酸化ガ
リウムセンサと第２の熱処理前にバナジン酸アルミニウ
ムで被覆された本発明によるガスセンサとを比較した測
定ダイアグラムである。
リウムセンサと第２の熱処理前にバナジン酸アルミニウ
ムで被覆された本発明によるガスセンサとを比較した測
定ダイアグラムである。
【図１５】１０００゜Ｃの動作温度における従来の酸化
ガリウムセンサと、同じく１０００゜Ｃで駆動され第２
の熱処理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発
明によるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムであ
る。
ガリウムセンサと、同じく１０００゜Ｃで駆動され第２
の熱処理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発
明によるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムであ
る。
【図１６】やはり従来の酸化ガリウムセンサと第２の熱
処理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発明に
よるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムである
が、図１５とは異なり他の測定ガスにおける様子を示す
図である。
処理前にバナジン酸アルミニウムで被覆された本発明に
よるガスセンサとを比較した測定ダイアグラムである
が、図１５とは異なり他の測定ガスにおける様子を示す
図である。
【図１７】酸化タングステンで被覆された本発明による
ガスセンサの感度を示す測定ダイアグラムである。
ガスセンサの感度を示す測定ダイアグラムである。
【図１８】図１５で示したものと同じ測定条件におかれ
た６００゜Ｃの動作温度における従来の酸化ガリウムセ
ンサの感度を示す測定ダイアグラムである。
た６００゜Ｃの動作温度における従来の酸化ガリウムセ
ンサの感度を示す測定ダイアグラムである。
【符号の説明】 ＳＵＢ 基板 Ｉ 交互配置形構造体 Ｈ 加熱装置 ＫＦ 接触平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス マイクスナー ドイツ連邦共和国 ハール マックス−プ ランク−シュトラーセ ５
Claims (8)
- 【請求項１】 ガスセンサにおいて、 Ｇａ2Ｏ3を有するガス感応性の層が設けられており、該
ガス感応性の層の上にＳｉＯ2 を有するフィルタ層が設
けられていることを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項２】 前記フィルタ層は３００ｎｍ〜５００ｎ
ｍの厚さである、請求項１記載のガスセンサ。 - 【請求項３】 動作温度は６００゜Ｃ〜７００゜Ｃにあ
る、請求項１または２記載のガスセンサ。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載のガス
センサの製造方法において、 フィルタ層を陰極スパッタリング、ＣＶＤ、電子ビーム
蒸着、分子線蒸着または湿式化学法により付着すること
を特徴とする、ガスセンサの製造方法。 - 【請求項５】 ガスセンサにおいて、 Ｇａ2Ｏ3を有する第１の金属酸化物層が設けられてお
り、該第１の層の上にガス感応性の金属酸化物を有する
第２の層が設けられていることを特徴とするガスセン
サ。 - 【請求項６】 前記第２の層におけるガス感応性の金属
酸化物はＴｉＯ2 ，Ｖ2Ｏ5 ，ＷＯ3 またはＴａＯであ
る、請求項５記載のガスセンサ。 - 【請求項７】 前記第２の層にはＭｇＯ，ＺｒＯ2 およ
び／またはＢｅＯが含まれている、請求項５記載のガス
センサ。 - 【請求項８】 請求項５記載のガスセンサの製造方法に
おいて、 電極構造体の設けられた基板（ＳＵＢ）上にＧａ2Ｏ3を
付着し、 第１の熱処理を実行し、 Ｇａ2Ｏ3にＴｉＯ2 ，ＷＯ3 ，ＴａＯまたはＡｌＶＯ4
から成る層を付着し、 第２の熱処理を実行することを特徴とする、ガスセンサ
の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19618935A DE19618935C2 (de) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | Gassensor und Verfahren zur Herstellung eines Gassensors |
| DE19618935.7 | 1996-05-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048170A true JPH1048170A (ja) | 1998-02-20 |
| JP2859601B2 JP2859601B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=7793992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9119354A Expired - Fee Related JP2859601B2 (ja) | 1996-05-10 | 1997-05-09 | ガスセンサおよびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6012327A (ja) |
| EP (1) | EP0806656A3 (ja) |
| JP (1) | JP2859601B2 (ja) |
| DE (1) | DE19618935C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011519417A (ja) * | 2008-04-06 | 2011-07-07 | エイチツースキャン コーポレイション | 触媒金属を使用した固体ガスセンサー用の保護コーティング |
| JP2016534326A (ja) * | 2013-10-01 | 2016-11-04 | ユニバーシティ ド エクス‐マルセイユ | 加熱式感応層ガスセンサ |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19808663C2 (de) * | 1998-03-02 | 2001-05-23 | Epcos Ag | System zur Branderkennung und Betriebsverfahren für dieses System |
| EP0945722A3 (de) * | 1998-03-26 | 2001-10-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleitergassensor |
| US6346189B1 (en) * | 1998-08-14 | 2002-02-12 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Carbon nanotube structures made using catalyst islands |
| US7416699B2 (en) * | 1998-08-14 | 2008-08-26 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Carbon nanotube devices |
| FR2793025B1 (fr) * | 1999-04-27 | 2002-12-27 | Valeo Climatisation | Capteur d'humidite relative protege, notamment pour appareil de chauffage et/ou climatisation |
| EP1067377A3 (de) * | 1999-06-23 | 2001-09-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Gassensor |
| US7086111B2 (en) | 2001-03-16 | 2006-08-08 | Braun Gmbh | Electric dental cleaning device |
| JP2004505402A (ja) | 2000-07-27 | 2004-02-19 | イメイション・コーポレイション | 磁気記録媒体およびコーティング方法 |
| US6908538B2 (en) * | 2001-10-22 | 2005-06-21 | Perkinelmer Instruments Llc | Electrochemical gas sensor having a porous electrolyte |
| US7183228B1 (en) | 2001-11-01 | 2007-02-27 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Carbon nanotube growth |
| US7022541B1 (en) | 2001-11-19 | 2006-04-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Patterned growth of single-walled carbon nanotubes from elevated wafer structures |
| US6960385B2 (en) | 2002-09-10 | 2005-11-01 | Imation Corp. | Magnetic recording medium |
| ITTO20030318A1 (it) * | 2003-04-24 | 2004-10-25 | Sacmi | Dispositivo sensore di gas a film sottile semiconduttore. |
| US20080017510A1 (en) * | 2004-05-26 | 2008-01-24 | Nair Balakrishnan G | NOx Gas Sensor Method and Device |
| DE102004028701B3 (de) * | 2004-06-14 | 2005-11-24 | Siemens Ag | Gassensor zur Bestimmung von Ammoniak |
| WO2007011404A2 (en) * | 2004-10-27 | 2007-01-25 | Eltron Research, Inc | Infrared sensors |
| US20090065370A1 (en) * | 2004-12-28 | 2009-03-12 | Nair Balakrishnan G | Ammonia gas sensor method and device |
| US7611612B2 (en) * | 2005-07-14 | 2009-11-03 | Ceramatec, Inc. | Multilayer ceramic NOx gas sensor device |
| US20070289870A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-20 | Nair Balakrishnan G | Ammonia Gas Sensor With Dissimilar Electrodes |
| US7547953B2 (en) * | 2007-01-29 | 2009-06-16 | General Electric Company | Porous gallium oxide films and methods for making and patterning the same |
| WO2008103311A2 (en) * | 2007-02-16 | 2008-08-28 | Ceramatec, Inc. | Nox sensor with improved selectivity and sensitivity |
| US7827852B2 (en) * | 2007-12-20 | 2010-11-09 | General Electric Company | Gas sensor and method of making |
| US20100215547A1 (en) * | 2009-02-23 | 2010-08-26 | Patrick Dolan | Chemical vapor sensor with improved aging and temperature characteristics |
| DE102009054435A1 (de) * | 2009-11-25 | 2011-05-26 | Kechter, Andreas, Dipl.-Ing. | Heizbarer Gassensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
| GB2476122A (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-15 | Graviner Ltd Kidde | MOS gas sensor apparatus and method of use |
| GB2476123A (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-15 | Graviner Ltd Kidde | MOS gas sensor apparatus and method of use |
| US20110200487A1 (en) * | 2010-02-18 | 2011-08-18 | Patrick Dolan | Chemical vapor sensor with improved aging and temperature characteristics |
| WO2011119469A1 (en) | 2010-03-22 | 2011-09-29 | T3 Scientific Llc | Hydrogen selective protective coating, coated article and method |
| US8815160B2 (en) | 2010-11-15 | 2014-08-26 | Patrick Dolan | Chemical vapor sensor with improved temperature characteristics and manufacturing technique |
| US9164080B2 (en) | 2012-06-11 | 2015-10-20 | Ohio State Innovation Foundation | System and method for sensing NO |
| GB2568633B (en) | 2016-09-21 | 2022-06-29 | Sensirion Ag | Gas sensor |
| EP3557236B1 (en) * | 2016-12-15 | 2020-11-04 | Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd. | Hydrogen detecting device |
| DE102018208097A1 (de) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor mit mikrostruktureller Beschichtung |
| EP3705879A1 (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-09 | Sensirion AG | Resistive metal oxide gas sensor |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1288539A (ja) * | 1970-05-22 | 1972-09-13 | ||
| US4347732A (en) * | 1980-08-18 | 1982-09-07 | Leary David J | Gas monitoring apparatus |
| US4601914A (en) * | 1982-06-07 | 1986-07-22 | Airtech, Inc. | Method for fabricating a semiconductor gas sensor |
| JPH04212048A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-08-03 | Ricoh Co Ltd | ガスセンサ |
| ATE123876T1 (de) * | 1990-07-04 | 1995-06-15 | Siemens Ag | Sauerstoffsensor mit halbleitendem galliumoxid. |
| ATE123877T1 (de) * | 1990-07-04 | 1995-06-15 | Siemens Ag | Sensor zur erfassung reduzierender gase. |
| EP0527258B1 (de) * | 1991-08-14 | 1995-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Gassensor-Array zur Detektion einzelner Gaskomponenten in einem Gasgemisch |
| DE4401885C2 (de) * | 1994-01-24 | 1997-04-30 | Siemens Ag | Detektor zum Nachweis reduzierender Gase |
| DE4423289C1 (de) * | 1994-07-02 | 1995-11-02 | Karlsruhe Forschzent | Gassensor für reduzierende oder oxidierende Gase |
| DE4428155C2 (de) * | 1994-08-09 | 1996-12-19 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung eines Gassensors |
| DE4432729C1 (de) * | 1994-09-14 | 1996-04-11 | Siemens Ag | Gassensor |
| US5767388A (en) * | 1995-04-26 | 1998-06-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Methane sensor and method for operating a sensor |
| US5635628A (en) * | 1995-05-19 | 1997-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for detecting methane in a gas mixture |
-
1996
- 1996-05-10 DE DE19618935A patent/DE19618935C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-23 EP EP97106736A patent/EP0806656A3/de not_active Withdrawn
- 1997-05-09 JP JP9119354A patent/JP2859601B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-12 US US08/854,482 patent/US6012327A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011519417A (ja) * | 2008-04-06 | 2011-07-07 | エイチツースキャン コーポレイション | 触媒金属を使用した固体ガスセンサー用の保護コーティング |
| JP2016534326A (ja) * | 2013-10-01 | 2016-11-04 | ユニバーシティ ド エクス‐マルセイユ | 加熱式感応層ガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19618935C2 (de) | 2002-11-28 |
| DE19618935A1 (de) | 1997-11-13 |
| US6012327A (en) | 2000-01-11 |
| EP0806656A3 (de) | 1999-07-14 |
| EP0806656A2 (de) | 1997-11-12 |
| JP2859601B2 (ja) | 1999-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2859601B2 (ja) | ガスセンサおよびその製造方法 | |
| Chai et al. | Stability of metal oxide semiconductor gas sensors: A review | |
| US6946197B2 (en) | Semiconductor and device nanotechnology and methods for their manufacture | |
| US7017389B2 (en) | Sensors including metal oxides selective for specific gases and methods for preparing same | |
| Mascini et al. | Sensors for chemical and biological applications | |
| US20090026076A1 (en) | Nox sensor with improved selectivity and sensitivity | |
| US6143165A (en) | Nox sensor | |
| JP3171854B2 (ja) | ガスセンサ | |
| Fleischer et al. | A study of surface modification at semiconducting Ga2O3 thin film sensors for enhancement of the sensitivity and selectivity | |
| KR102097051B1 (ko) | 가스 검출용 복합체, 그 제조 방법, 상기 가스 검출용 복합체를 포함하는 가스 센서 및 그 제조 방법 | |
| JP3041491B2 (ja) | 湿度センサ | |
| Nemade | Gas sensors based on inorganic materials: An overview | |
| Krause et al. | Improved long-term stability for an LaF3 based oxygen sensor | |
| Hu et al. | Solid-state gas sensors | |
| JPS63298149A (ja) | 薄膜型オゾンセンサ | |
| JP2918394B2 (ja) | 窒素酸化物検出センサ | |
| Toksha et al. | Metal oxides as chemical sensors | |
| JP2918393B2 (ja) | 窒素酸化物検出センサ | |
| JPH0429050A (ja) | 硫化水素ガスセンサ | |
| JP7438030B2 (ja) | 感ガス材料、感ガス材料の製造方法及びガス濃度測定装置 | |
| Hagen et al. | Potentiometric CO2 Gas Sensor Based on Zeolites | |
| JP2918391B2 (ja) | 窒素酸化物検出センサ | |
| Das et al. | Selective capacitive sensor for ammonia hydroxide at room temperature | |
| JP2918392B2 (ja) | 窒素酸化物検出センサ | |
| JPH06186193A (ja) | 炭酸ガスセンサ素子および炭酸ガス濃度測定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981027 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |