MIMトンネルダイオード高濃度水素ガスセンサ

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本研究の目的は、PdMIMトンネルダイオード水素ガスセンサの動作領域を、高濃度水素側に拡張することである。このため、PdにNiを添加すると水素の溶解度が低下する現象を利用する。MIMダイオードは、ガラス基板にAl薄膜ストライプを蒸着後、自然酸化により約60Åの厚さのAl_2O_3を形成させ、その上にPd/Ni合金膜を共蒸着により形成して作成した。Pdに対するNi濃度を0、10、20、30%としたMIM素子を作成し、真空中に置き、水素ガスを0.01〜50Torr導入した時のトンネル電流の変化を調べた。その結果、PdMIMダイオードの測定可能範囲は水素分圧0.001〜0.1Torrであるのに対し、Pd/Ni10%MIMダイオードは0.01〜10Torr、Pd/Ni31%MIMダイオードは0.1〜50Torr以上となった。明らかに、Niの添加により、高濃度の水素ガスが定量検出できることが判明した。この理由を調べるため、X線回折により、Pd薄膜とPd/Ni合金薄膜の格子間隔を測定したところ、3.89ÅのPd格子間隔が、Miを30%添加したことにより3.79Åに減少した。このため、水素の溶解度が減少するものと思われる。本研究の一部は、応用物理学会講演会(1995年秋季)、応用物理学会東北支部講演会(1995秋)で発表し、Jpn.J.Appl.Phys.April(1996)に掲載予定である。