2009 Fiscal Year Annual Research Report
化学堆積と光化学ドーピングによる室温動作薄膜水素センサーの作製
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20560323
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
市村 正也 Nagoya Institute of Technology, 工学研究科, 教授 (30203110)
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| Keywords | 水素センサー / 酸化スズ / 光化学堆積 / 紫外線照射 / 原子間力顕微鏡 |
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| Research Abstract |
光化学堆積法を用いて酸化スズ膜を堆積し、水素ガスセンサーを作製した。光化学堆積法では、光照射によって溶液中で酸化スズ生成反応が起き、膜はナノ微粒子の集合体となる。したがって膜は大きな実効表面積を持ち、より低い温度で高い感度が期待できる。さらに感度を高めるため、光化学堆積法を発展させた光化学ドーピング法にて触媒であるPdを添加した。Pdイオンを含む水溶液を酸化スズ膜上に滴下し、紫外線を照射することでPdイオンが還元され、結果的にPdが膜表面さらに内部にも添加される。
21年度は以下の二点に重点を置いた。
・新しいアニール方法の確立
前年度の研究によれば、真空中、200℃で熱処理すると高い感度が得られる。ただ、10ppmオーダーの水素濃度においては反応速度が実用レベルに達していなかった。本年の研究では、作製した試料に低圧水銀灯を用いた紫外線照射を行うことで、特に低濃度水素に対する応答速度が改善されることを見出した。低圧水銀灯照射は、空気中、真空中いずれにおいても効果があるため、紫外線による膜の電子励起が原因と考えられる。しかし詳細なメカニズムは今後解明する必要がある。
・高感度化のメカニズムの解明
高感度化のメカニズム解明のため、原子間力顕微鏡AFMにて膜の表面形状を観察し、感度との関連を調べた。膜厚を変えて実験したところ、10nmオーダーの微細な凹凸ができた状態で高い感度が得られることがわかった。微細な凹凸が実効表面積を増加させ、感度が高くなっていると考えられる。
装置の故障で光電子分光XPSの測定が十分行うことができなかった。次年度にXPSにて特にPdの電子状態を調べる予定である。
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Research Products
(2 results)
