| 研究課題/領域番号 |
01470082
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
山添 昇 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (40037817)
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| 研究分担者 |
玉置 純 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (10207227)
清水 陽一 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (20192114)
三浦 則雄 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (70128099)
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| キーワード | 半導体ガスセンサ / 微細構造制御 / 表面修飾 / においセンサ |
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| 研究概要 |
SnO_2を中心とした半導体ガスセンサにおいて、微細構造制御や表面修飾を行い、センサの検知機構を解明する知見を得るとともにセンサ特性を大幅に改善した。
従来からの貴金属添加法である含浸法により調製したPd-SnO_2におけるPd粒子の存在状態をTEMを用いて観察した。Pd粒子径は、担持量が小さいときは意外に小さく高分散であるが、担持量が大きくなると急激に粗大化した。このようなことから、Pd粒子形態と増感効果との関連が明かとなり、増感にはPd粒子の分散密度が大きく関与していることがわかった。さらに、小さなPd粒子を高分散でSnO_2上に担持するため、含浸法以外にコロイド法、固定化法による担持を試みた。TEM観察の結果、含浸法に比べ、コロイド法、固定化法では、Pd粒子が小さく、かつ、密度も高くなっており、小さなPd粒子を高分散で担持するには固定化法が最も優れていることがわかった。また、固定化法素子は低温において最も高いH_2感度を示し、Pd粒子径制御による高感度化が達成された。
さらに、SnO_2に種々の第2成分酸化物を添加すると焼結によるSnO_21次粒子径の成長を抑えることができ、酸化物の種類によってSnO_2の粒子径は5〜32nmの範囲で変化した。酸化物添加素子のH_2感度はSnO_2粒子径と良い相関があり、粒子径が小さくなるとともに感度は急激に増大した。SnO_21次粒子径制御によっても高感度化が実現された。
一方、におい物質に対するセンサ特性の改善にはSnO_2への酸性または塩基性酸化物の添加が有効であることがわかった。酸性酸化物を添加した場合はアンモニア、塩基性酸化物を添加した場合は硫化水素に対する感度が増大する傾向がみられた。このような表面修飾は、アルコ-ルガス検知に対しても有効であり、PdとLa_2O_3により二重修飾したPdーLa_2O_3ーIn_2O_3センサは、実用に十分耐える優れたアルコ-ルガス検知特性を示した。
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