陶磁器加飾技術を利用した環境ガスセンサの設計とプロセッシング

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12792014
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 江頭 誠 長崎大学, 工学部, 教授 (60037934)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和田 憲治 佐世保工業高等専門学校, 教授 (30044457) ; 兵頭 健生 長崎大学, 工学部, 助手 (70295096) ; 清水 康博 長崎大学, 生産科学研究科, 助教授 (20150518) ; 川原 昭彦 佐賀県窯業技術センター, 特別研究員
• Keywords: 転写印刷 / ヘテロ積層 / 半導体センサ / 窒素酸化物 / 水素 / 可燃性ガス / チタン酸バリウム / 強誘電体

Research Abstract

本年度は,転写印刷法により酸化亜鉛系ガスセンサを作製することとともに,そのセンサ特性の改善を試みた。また,転写印刷法をBaTiO_3系強誘電体厚膜の作製法にも応用し,その微細構造制御を試みた。
(1)酸化亜鉛(ZnO)系ガスセンサのNO_2検知特性
下層をZnO,上層をZnO-WO_3を用いたヘテロ積層型センサ(ZnO-WO_3/ZnO)は,高感度でなおかつ応答・回復特性が良好であることを明らかにした。さらに,この素子に加え,COセンサとしてZnO/SnO_2素子,温度センサとしてβ-FeSi_2系熱電素子をともに転写印刷法により作製し,それらを1つのアルミナ基板に集積化することにより温度補償可能なCO, NO_2ハイブリッドセンサを作製した。
(2)転写印刷法を利用したBaTiO_3厚膜の微細構造制御
2-プロパノール(2-P)に適量のBaTiO_3(堺化学(株)製,BT-01:平均粒径0.1μm, BT-05:平均粒径0.5μm)粉末とプリンティングオイルを添加したスラリーを転写台紙上にスピンコーティング(9000rpm)することにより,強誘電体厚膜用転写紙を作製した。BT-01のみを用いた試料(膜厚:7.1μm)では,厚膜表面に多数の空隙が存在し多孔質であった。そこで,2-Pの添加量を減少させて粘度の高いスラリーより作製したところ(膜厚:10μm),部分的に繊密化したものの,全体的には空隙が多く存在した。そこで,より緻密な厚膜を得るために,粒径の大きいBT-05を混合したうえ2-Pの添加量をさらに減少させた。その結果,膜厚15.6μmと増加するとともに,より膜が繊密になった。このように,用いるBaTiO_3原料粉末の粒径やスラリー組成をコントロールすることにより,BaTiO_3厚膜の微細構造を制御することができた。

Research Products

• [Publications] 兵頭健生: "セラミックスの微細構造制御によるガスセンシング機能の向上とそのメカニズムの解明"Chemical Sensors. Vol.18(A). 28-30 (2002)
• [Publications] 清水康博: "ミクロ・マクロ構造制御による半導体ガスセンサの高性能化"Chemical Sensors. Vol.18(B). 28-30 (2002)
• [Publications] 清水康博: "ミクロ・マクロ構造制御による半導体ガスセンサの高性能化"Chemical Sensors. Vol.18(2). 42-54 (2002)
• [Publications] Takeo Hyodo: "NO_x sensing properties of WO_3-based semiconductor gas sensors fabricated by slide-off transfer printing"Electrochemistry. (in press). (2003)