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極低濃度硫化水素を検知するための半導体ガスセンサの開発に関する研究

检测极低浓度硫化氢的半导体气体传感器的研制研究

基本信息

批准号：
07242257
负责人：
玉置純
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07242257/
关键词：
半導体ガスセンサ硫化水素センサ酸化スズ酸化銅 p-m接合

项目摘要

CuO-SnO_2系センサは、CuOのH_2Sに対する高い反応性とCuO(p型)-SnO_2(n型)間に形成されるp-n接合の消失、再生によりH_2Sを高感度、高選択的に検知できる。しかしながら、H_2S濃度がppmレベルまで小さくなると応答特性がやや低下する問題点がある。これを改善するには、CuO微粒子をSnO_2表面に高分散担持することや薄膜素子を採用することが有効であることがわかった。CuOの高分散担持による低濃度H_2S検知特性の改善効果についてCuO-SnO_2間のp-n接合による電子的相互作用をXPSを用いて調べたところ、CuO担持量や担持方法によって相互作用の大きさが大きく変化することがわかった。すなわち、p-n接合のフェルミレベルはCuO担持量とともに連続的にシフトすること、ならびにCu錯体の固定化法により高分散担持したCuO-SnO_2試料では含浸法により調製した試料に比べて少ない担持量で大きなフェルミレベルシフトが得られること、がわかった。したがって、CuO微粒子がSnO_2表面に高分散した素子では、CuOが有効にp-n接合に関与しており、わずかなH_2Sにより効果的にp-n接合が消失して低濃度H_2Sに対して高い感度と大きな応答速度が得られるものと考えられる。また、H_2SはCuOとの反応により消費されながら素子内部に拡散していくため、低濃度H_2Sの検知には薄膜化することが望まれる。薄膜素子は、金属極を備えた石英基板上にSnO_2ゾルをスピンコーティングすることにより20〜150nmの膜厚で作製した。膜厚が小さい方がH_2Sが素子内部にまで拡散しやすいため、低濃度H_2Sに対して良い応答特性を示した。このようなCuO-SnO_2素子の改良により、0.1〜1ppmの極低濃度H_2Sを良好に検知できるセンサを開発した。

CuO-SnO_2 system has high sensitivity to H_2S and high selectivity to H_2S. CuO(p-type)-SnO_2(n-type) system has high reflectivity and formation. H_2S concentration in ppm is very low. The surface of CuO particles is highly dispersed. The effect of CuO high dispersion support on the detection characteristics of H_2S at low concentration was studied. The electron interaction between CuO-SnO_2 and p-n junction was studied. XPS was used to adjust the electron interaction between CuO and SnO_2. The CuO support and support method were used to improve the electron interaction. The CuO loading capacity of CuO-SnO_2 sample is higher than that of CuO/SnO_2 sample prepared by impregnation method. CuO particles are highly dispersed on SnO_2 surfaces, and CuO particles have p-n bonding properties. H_2S particles have high sensitivity, and p-n bonding properties disappear. H_2S and CuO are the main ingredients of CuO, H_2S and CuO. SnO_2 thin films on quartz substrates are prepared with a film thickness of 20 ~ 150nm. The film thickness is small, the H_2S concentration is small, and the film thickness is small, the H_2S concentration is small, and the film thickness is small. The CuO-SnO_2 element was improved, and the H_2S with very low concentration of 0.1 ~ 1ppm was well detected.