能動的検出法を活用した環境計測嗅覚センサの開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650330
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 勝部 昭明 埼玉大学, 工学部, 教授 (70008879)
• 研究分担者: 内田 秀和 埼玉大学, 工学部, 助手 (60223559) ; 前川 仁 埼玉大学, 工学部, 教授 (30135660)
• キーワード: 能動ガスセンサ / 表面光電圧法 / 二次元センサ / WO_3 / SnO_2 / NO_Xガスセンサ

研究概要

1. 能動ガス測定システムの製作
レーザービームを集光し、半導体表面に起電力を発生させ、薄膜抵抗を非接触に測定するシステムを製作した。光はガルバノミラーで走査し、二次元センサ応答を高速に測定できるようにした。結果はコンピュータグラフィックにより視覚的に表示できるようにした.
2. 能動検出法を用いた高感度においセンサの製作と測定
Si表面に導電性薄膜としてPtを蒸着し、ガス(NOx)の感度特性を調べた。その結果、NOガスやNO2ガスによって白金薄膜の抵抗が変化し、その変化が電流の変化として検出できることを明らかにした.これは、光ビームの照射位置と集電電極間の距離による出力電流の変化を解析した結果明らかになったものである。
次に白金電極の表面を触媒薄膜でコートし、ガス感度に与える影響を調べた。WO3及びSnO2薄膜でコートした結果、NOガスに対する応答は速度、感度ともに向上することがわかった。特にWO3薄膜のコートにより、応答速度は4倍ほど速くなり、感度は2倍近い改善が得られた.水蒸気に対してフィルター効果があることもわかった。またSnO2膜では、NOガスに対して低濃度でも大きな感度を示すようになることがわかった。次にWO3膜とSnO2膜を同一基板上の別々の位置にコートした基板を用いて、二次元分布の測定を行った。その結果膜の違いによる信号の大きさの違いが画像として得られ、感度の違い、応答速度の違いが視覚的に観測可能であった.現在更に集積度を増やし、二次元信号を活用した機能化においセンサの開発に着手したところである.

研究成果

• [文献書誌] 国元晃、田村春香、勝部昭明: "RFスパッタリング法によるSnO2薄膜の膜構造とガス感度特性、" 電気学会論文誌E,. 118-E. 141-146 (1998)
• [文献書誌] 内田秀和、勝部昭明: "n/p+-Si基板を用いたヘテロ接合型高感度NO_Xガスセンサ、" 電気学会論文誌E,. 118-E. 627-633 (1998)
• [文献書誌] W.Y.Zhang,T.Katsube: "A Study of MIS Schottky and Blocked Structure NO_X Gas Sensor," The Seventh International Meeting on Chemical Sensors,. 831-832 (1998)
• [文献書誌] H.Uchida and T.Katsube: "Highly Sensitive Semiconductor NO_X Gas Sensor Operating at Room Temp," The Seventh International Meeting on Chemical Sensors,. 479-481 (1998)
• [文献書誌] W.Zhang,T.Katsube: "PN Junction Structure NO_X Gas Sensor Workable at Room Temperature" The 9^<th> Intern.Conf.On Modern Mater.And Technologies. 239-244 (1998)
• [文献書誌] 河野良明、勝部昭明: "表面光電圧法を用いたガスセンサの2次元測定" 応用物理学会平成10年秋季大会、. 17a-ZB-8 (1998)