MIMトンネルダイオード水素ガスセンサーの研究

• Project/Area Number: 04650256
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 電子材料工学
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 奥山 克郎 山形大学, 工学部, 教授 (70007011)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神戸 士郎 山形大学, 工学部, 助手 (20211188) ; 大嶋 重利 山形大学, 工学部, 助教授 (40124557)
• Project Period (FY): 1992
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1992)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 1992: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: MIMトンネルダイオード / 水素ガスセンサ / パラジウムMIMダイオード

Research Abstract

パラジウム(Pd)薄膜に水素ガスが吸着すると仕事関数が変化する。この現象に注目し、Pd-Al_2O_3-Al MIM(Metal Insulator Metal)ダイオードを作成し、水素ガスセンサーとしての動作特性を調べた。
1.MIMダイオードの作成:MIMダイオードの作成は、科研費の補助により購入した真空蒸着装置を用いて行った。ガラス基板上にアルミニウムストライプを蒸着後、空気中自然酸化により約60A^^・のAl_2O_3を形成し、対向電極としてPdを100〜500A^^・の厚さに蒸着した。素子の面積は4mm^2である。 2,水素ガスへの応答:真空中でMIMダイオードのV-1特性を測定した後、0.01Torrの水素ガスを導入したところ、電流値は時間とともに増大し、約20分で飽和して、電流変化率は500%に達した。水素ガスを排気すると、素子電流は減少し、数時間後に水素導入前のV-1特性に戻った。 3.酸素および窒素ガスへの応答:酸素または窒素ガスに対してもPd-MIMダイオードはわずかに応答したが、電流変化率は、水素ガスに比べ10分の1以下であった。 4.水素ガスセンサとしての評価:Pd-MIMダイオードは水素ガスに選択的に高感度に応答し、感度の点からは十分水素ガスセンサとして動作することがわかった。問題は、水素ガスをパージした時の応答の立ち下がり時間が長いことである。解決策としては基板にヒータを組み込み、瞬時的に加熱し、水素ガスをPdから急速排除することであろう。これを今後の課題として取組みたい。
尚、研究結果の一部は、平成4年秋の応物学会、応物学会東北支部講演会で発表し、現在 Appl.Phys.Lettに投稿準備中である。