新規な複合酸化物薄膜を用いる大気環境センシング用超高感度半導体ガスセンサーの研究

新型复合氧化物薄膜大气环境传感超灵敏半导体气体传感器研究

• 批准号: 10750325
• 负责人: 宮田 俊弘
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750325/
• 关键词: 複合酸化物薄膜; ガスセンサ; (ZnO-In_2O_3)_X-(MgO-In_2O_3)_<1-X>; オゾン; 塩素; (ZnO-In_2O_3)x-(MgO-In_2O_3)1-x

本研究は、新規な複合酸化物薄膜を採用することにより、塩素やオゾンガス等の大気環境ガスに対して極めて高感度のガスセンサー素子を実現することを目的としている。平成11年度は、平成10年度の成果を基に以下に述べる成果を上げることができた。平成10年度に確立した成膜技術を駆使して、大気環境ガスセンサー用材料として、全く新規な酸化亜鉛-酸化インジウム(ZnO-In_2O_3)系薄膜、(MgO-In_2O_3)系薄膜およびその両者を組み合わせた(ZnO-In_2O_3)_X-(MgO-In_2O_3)_<1-X>複合酸化物薄膜を作製し、それを用いたガスセンサ素子において、0.01ppmという極めて低濃度から塩素ガスを検出でき、濃度7ppmの塩素ガスに対しては約100倍の高い抵抗変化を実現できた。一方、ターゲット組成を(ZnO-In_2O_3)_<0.2>-(MgO-In_2O_3)_<0.8>とし、上記と同様成膜技術を用いて作製した複合酸化物薄膜を採用したガスセンサ素子において、0.4ppmという極めて低濃度からオゾンガスを検出可能なガスセンサ素子を実現した。さらに、これらの薄膜をSi基板上に集積させ、ワンチップガスセンサー素子を作製した。その結果、それぞれの膜のガス検出特性の差を利用することにより、ガスの種類の判別を実現できた。一方、これらの超高感度が実現できた素子のガス検出メカニズムを検討するため、ガス検出時の薄膜の低効率、ホール移動度およびキャリア密度の測定システムを開発した。その測定システム用いて、本ガスセンサー素子のガス検出時の電気的特性の変化について検討した結果、本(ZnO-In_2O_3)_X-(MgO-In_2O_3)_<1-X>複合酸化物薄膜ガスセンサ素子はオゾンおよび塩素にさらされると、膜のキャリア密度およびホール移動度の両方が減少することにより、膜の抵抗率が上昇することを初めて明らかに出来た。

This study aims to improve the sensitivity of the compound acid film by using the high temperature environment. The results of Heisei 11 and Heisei 10 are described below. In the 10th year of 2009, the film formation technology was established. In the high temperature environment, the materials used in the preparation of lead-acid (ZnO-In_2O_3) thin films and (MgO-In_2O_3) thin films were completely new. The film formation technology was composed of (ZnO-In_2O_3)_X-(MgO-In_2O_3)_<1-X>complex acid thin films. The film formation technology was developed. The film formation technology was completely new. The film formation technology was developed. The film formation technology was completely new. The film formation technology was developed. The film formation technology was completely new. The film formation technology was developed. The film formation technology was completely new. The composition of ZnO-In_2O_<0.2>3 (MgO-In_2O_3)_2 and MgO-In_2O_3 (MgO-In_2O_3<0.8>)_2 are described in detail below. The film is deposited on the Si substrate and the substrate is fabricated. The results show that the difference between the characteristics of the film and the type of film can be used to determine the type of film. In one aspect, the ultra-high sensitivity of the film is realized, and the low efficiency, mobility and density of the film are determined. In this paper, the results of the investigation on the variation of the electrical properties of the (ZnO-In_2O_3)_X-(MgO-In_2O_3)_<1-X>complex acid thin films are presented. The film density decreases, the film resistivity increases, and the film mobility decreases.

项目成果

T.MIyata,T.Hikosaka,T.Minami: "Ozone Gas Sensors with High Sensitivity Using Zn_2In_2O_5-MgIn_2O_4 Multicomponent Oxide Thin Films"Surface&Coatings Technology. in press. (2000)

T.MIyata、T.Hikosaka、T.Minami：“使用 Zn_2In_2O_5-MgIn_2O_4 多元氧化物薄膜的高灵敏度臭氧气体传感器”表面

T.Miyata,T.Minami: "Stability and Sensing Mechanism of High Sensitivity Chlorine Gas Sensors Using TCO Thin Films"Thin Solid Films. 355-356. 35-40 (1999)

T.Miyata、T.Minami：“使用 TCO 薄膜的高灵敏度氯气传感器的稳定性和传感机制”固体薄膜。

T.Miyata and T.Minami: "New multicomponent oxide materials for thin-film gas sensors" Proc.of the SPIE. (in press).

T.Miyata 和 T.Minami：“用于薄膜气体传感器的新型多组分氧化物材料”Proc.of the SPIE。

T.Miyata,T.Minami: "New Multicomponent Oxide Materials for Thin-Film Gas Sensors"Proc.of SPIE,Smart Materials Technologies. 3675. 150-158 (1999)

T.Miyata，T.Minami：“用于薄膜气体传感器的新型多组分氧化物材料”Proc.of SPIE，智能材料技术。

T.Miyata,T.Hikosaka,T,Minami: "High Sensitivity Chlorine Gas Sensors Using Multicomponent Transparent Conducting Oxide Thin Films"Sensord and Actuators B Chemical. 3282. in press (2000)

T.Miyata、T.Hikosaka、T、Minami：“使用多组分透明导电氧化物薄膜的高灵敏度氯气传感器”传感器和执行器 B Chemical。