| 研究概要 |
本研究では,陶磁器産業で高度な加飾技法として確立している転写印刷法を利用することにより高性能な半導体ガスセンサを開発するとともに,他の電子デバイスへの応用を試みた。
1.可燃性ガスセンサ (i)H_2センサ…SnO_2系センサの場合,SnO_2層の上部にPt-SnO_2層をヘテロ積層したセンサ(Pt-SnO_2/SnO_2)ではSnO_2単層センサよりもH_2感度が低下したのに対し,SnO_2/Pt-SnO_2センサでは,逆にPt-SnO_2単層センサよりもH_2感度が大きく増加した。一方,TiO_2センサにおいては,無担持TiO_2センサは抵抗が非常に高くH_2感度も低かったが,上層にM-SnO_2をヘテロ積層することにより,素子抵抗が低抵抗化しH_2感度が増加した。(ii)センサ基板の多孔質化…緻密アルミナ基板の代わりに多孔質ムライト基板,あるいは緻密アルミナ基板の表面に多孔質アルミナ層を転写印刷法により取り付けた基板をセンサ材料として用いると、ブタン感度および応答回復特性が大きく改良されることを確認した。(iii)VOCセンサ…In_2O_3系材料がベンゼン,クロロベンゼンに対し高感度を示した。特に,In_2O_3にNiOを6wt%添加した素子が最も高感度なうえ,それらを積層化すると,さらに感度が増加した。
2.NO_xセンサ (i)トータルNO_xセンサ…WO_3層上にPt-Al_2O_3をヘテロ積層すると,作動温度350℃でNO_2とNOに対する感度がほぼ等しくなることを明らかにした。また,SnO_2センサの場合,0.34wt% Cr_2O_3を添加することにより,トータルNO_xセンサとして作動することを明らかにした。(ii)SnO_2系センサの基板の多孔質化…1.1(ii)と同様の手法を用いて,SnO_2系NO_2センサの高性能化を試みた結果,特に300℃以下において緻密アルミナ基板を用いた素子に比べて大幅にNO_x感度が増加した。(iii)ZnO系ヘテロ積層型NO_2センサ…ヘテロ積層型ZnO-WO_3/ZnOセンサは,NO_2に対して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。
3.エトキシシランの表面化学修飾による酸化スズ表面の改質 エトキシジエチルシランを利用して酸化スズ表面を化学修飾した。それを焼成して得られたSiO_2高分散担持SnO_2センサは,水素や炭化水素ガス(メタンやプロパン)などの可燃性ガス,あるいはNO_2に対して高感度を示すことを明らかにした。
4.転写印刷法を利用したBaTiO_3厚膜の微細構造制御 水熱合成されたBaTiO_3粉末を用いてスラリー組成を最適化しスピンコーティングにより転写印刷膜を作製した。その結果,膜厚が10〜20μm程度の緻密な厚膜が得られることを明らかにした。
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