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においセンサ開発のための半導体ガスセンサの機能設計

研究課題

研究課題/領域番号 05555231
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 工業物理化学
研究機関長崎大学

研究代表者

江頭 誠  長崎大学, 工学部, 教授 (60037934)

研究分担者 松浦 吉展  フィガロ技研(株), 材料開発グループ, マネージャー
高尾 雄二  長崎大学, 大学院海洋生産科学研究科, 助手 (20206709)
清水 康博  長崎大学, 工学部, 助教授 (20150518)
研究期間 (年度) 1993 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
14,100千円 (直接経費: 14,100千円)
1995年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1994年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
1993年度: 8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
キーワードにおいセンサ / 半導体ガスセンサ / トリメチルアミン / ジメチルアミン / アンモニア / 貴金属増感剤 / ガス検知機構
研究概要

本研究では、代表的な"におい成分"であり、かつ魚介類の鮮度低下臭でもあるトリメチルアミン(TMA)、ジメチルアミン(DMA)、アンモニアなどの含窒素ガスを、高感度かつ選択的に検出可能な半導体ガスセンサの設計・開発を行うことを目的として研究を進め、以下のような知見を得た。
各種貴金属を担持した酸化物半導体の粉末をセンサ材料に用い、膜厚を変化させたセンサ素子のTMAガス感度を測定した結果、センサの膜厚とセンサ材料の酸化活性の最適化が高感度"においセンサ"を開発するための重要な設計指針であることを明らかにした。
一方、3.0wt%と比較的多量のPtを担持したIn_2O_3-MgO(5% mol%)の上部にTiO_2または0.5Pt/TiO_2を塗布した二層構造型の素子を300℃という比較的低温で作動させれば、DMAガス感度が著しく向上することを明らかにした。このガス感度が高くなる温度領域では、逆の応答(負電荷吸着)をするNO_Xの生成が比較的少ないこと、および中間生成物であるエチレンイミンの生成量が多く、その生成過程および燃焼過程で多くの化学吸着酸素が消費されることが、高いDMAガス感度発現の要因であることを見いだした。
0.5wt%のIr触媒を担持したTiO_2層で検知層であるIn_2O_3-MgO(5 mol%)をコーティングし、かつこの両層の中間に電極を設けた素子構造を採用することにより、高感度NH_3ガスセンサを実現した。このセンサの検知機構を検討した結果、高いNH_3ガス感度を得るためには、NO_Xを生成しない程度のNH_3酸化活性を有する材料の選択、およびNH_3によるNO_Xの還元反応を促進する材料の選択が重要であることがわかった。

報告書

(4件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (29件)

  • [文献書誌] Y.Takao, M.Nakanishi, T.kawaguchi, Y.Shimizu, M.Egashira: "Semiconductor Dimethylamine Gas Sensors with High Sensitivity and Selectivity" Sensors and Actuators B. B25. 375-379 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mochida, K.Kikuchi, T.Kondo, H.Ueno, Y.Matsuura: "Highly Sensitive and Selective H_2S Gas Sensor from r.f. Sputtered SnO_2 Thin Film" Sensors and Actuators B. B25. 433-437 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Murayama, Y.Matsuura: "Ru-Loaded WO_3 Ammonia Sensor" Japanese Sensor Newsletter. 9. 21-25 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Egashira: "Functional Design of Semiconductor Gas Sensors for Odor Sensing" Proc. of the 6th Conf. on Sensor Technology(Teagu, Korea, Nov.10-11). 6. 21-30 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 江頭 誠: "半導体ガスセンサの組織制御とニオイ・鮮度測定への応用" 電気化学. 63. 583-587 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Takao, M.Egashira, T.Kawaguchi, Y.Shimizu, M.EGashira: "Semiconductor Dimethylamine Gas Sensors With High Sensitivity and Selectivity" Sensors and Actuators B. B25(1-3). 375-379 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Machida, K.Kikuchi, T.Kondo, H.Ueno, Y.Matsuura: "Highly Sensitive and Selective H_2S Gas Sensor from r.f.Sputtered SnO_2 Thin Film" Sensors and Actuators B. B25(1-3). 433-437 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Murayama, Y.Matsuura: "Ru-Loaded WO_3 Ammonia Sensor" Japanese Sensor Newsletter. 9(3). 21-25 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Egasira: "Functional Design of Semiconductor Gas Sensors for Odor Sensing" Proc.of the 6th Conf.on Sensor Technology(Teagu, Korea, Nov.10-11). 6. 21-30 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Egasira: "Microstructural Design of Semiconductor Gas Sensors and Their Application to Odor and Freshness Sensors" Denki Kagaku. 63(7). 583-587 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Egashira: "Odor Sensing by Semiconductor Metal Oxides" Sensors and Actuators B. 13/14. 443-446 (1993)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shimizu: "Trimethylamine-Sensing Mechanism of TiO_2-Based Sensors. 3.Temperature Programmed Desorption Behaviour of Trimethylamine and Variation of Sensitivity with Sensor Thickness" Sensors and Actuators B. 13/14. 623-624 (1993)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takao: "High Ammonia Sensitive Semiconductor Gas Sensors with Double-Layer Structure and Interface Electrodes" J.Electrochem.Soc. 141. 1028-1034 (1994)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takao: "Semiconductor Dimethylamine Gas Sensor with High Sensitivity and Selectivity" Sensors and Actuators B. B25. 375-379 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Mochida: "High Sensitive and Selective H_2S Gas Sensor form r.f.Sputterd SnO2 Thin Film" Sensors and Actuators B. B25. 433-437 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 江頭 誠: "半導体ガスセンサの組成制御とニオイ・鮮度測定への応用" 電気化学. 63. 583-587 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Egashira: "Chemical Sensor Technology Vol.5(分担)" Kodansha Ltd., 274(18) (1994)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 江頭 誠: "アドバンストセンサハンドブック(分担)" 培風館, 763(10) (1994)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takao: "Semiconductor Dimethylamine Gas Sensors with High Sensitivity and Selectivity" Technical Digest of the 5th International Meeting on Chemical Sensors,July 11-14,Rome,Italy. 1. 462-465 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Egashira: "Semiconductor Trimethylamine Sensors to Detect Fish Freshness" Chcmical Sensor Tcchnology,Kodansha. 5. 237-254 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Egashira: "Selective Detection of Dimethylamine with Semiconductor Gas Sensor by Controlling Its Oxidation Process" Japanese Sensor Newsletter. 8. 11-15 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takao: "High Ammonia Sensitive Semiconductor Gas Sensors with Double-Layer Structure and Interface Electrodes" J.Electrochem.Soc.141. 1028-1034 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Egashira: "Fish Freshness Detection by Semiconductor Gas Sensors" Olfaction and Taste XI(Proc.of the 11th Intern.Symp.on Olfac-tion and Taste and of the 27th Japan.Symp.on Taste and Smell. 715-719 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takao: "High Ammonia Sensitive Semiconductor Gas Sensors with Double‐Layer Structure and Interface Electrodes" J.Electrochem.Soc.141(in press). (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.H.Han: "Effect of Thickness on TMA Sensitivity of In_2O_3‐Based Sensors" Proc.of the 4th Conf.on Sensor Technology(Sensors'93),Taegu,Korea,Dec.10‐11. 53-57 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] K.Miyazaki: "The Role of Catalysts in Ammonia Sensing Characteristics of Semiconductor Gas Sen‐sors with Double‐Layered Structure" Proc.of East Asia Conf.on Chemical Sensors,Fukuoka,Japan,Oct.12‐13. 181-184 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shimizu: "Trimethylamine‐Sensing Mechanism of TiO_2‐Based Sensors,3." Sensors and Actuators B. 13/14. 623-624 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Egashira: "Odor Sensing by Semiconductor Metal Oxides" Sensors and Actuators B. 13/14. 128-131 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Egashira: "Configurational Design of Semiconductor Thick Film Sensors for Odor Sensing" Proc.Symp.on Chemical Sensors II,Hawaii,U.S.A.,May 16‐21. 510-521 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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