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2002 年度 研究成果報告書概要

陶磁器加飾技術を利用した環境ガスセンサの設計とプロセッシング

研究課題

研究課題/領域番号 12792014
研究種目

地域連携推進研究費

配分区分補助金
研究分野 構造・機能材料
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 和田 憲治  佐世保工業高等専門学校, 教授 (30044457)
兵頭 健生  長崎大学, 工学部, 助手 (70295096)
清水 康博  長崎大学, 生産科学研究科, 助教授 (20150518)
川原 昭彦  佐賀県窯業技術センター, 特別研究員
研究期間 (年度) 2000 – 2002
キーワード転写印刷法 / 半導体ガスセンサ / 水素 / 窒素酸化物 / VOC / 表面化学修飾 / ジエトキシジメチルシラン / チタン酸バリウム
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。

  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] T.Hyodo: "Hydrogen sensing properties of SnO_2 varistors loaded with SiO_2 by surface chemical modification with diethoxydimethylsilane"Sensors and Actuators B. 64巻 1-3号. 175-181 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A.Kawahara: "Gas-sensing properties of semiconductor heterolyaers fabricated by a slide-off printing method"Sensors and Actuators B. 65巻 1-3号. 17-22 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 川原昭彦: "半導体ガスセンサ基板の多孔質化"Chemical Sensors. 16巻 B号. 118-120 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 兵頭健生: "転写印刷法によるヘテロ積層型NO_xセンサの開発"Chemical Sensors. 16巻 B号. 121-123 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 和田憲治: "ジエトキシジメチルシランで表面化学改質したSnO_2のガス検出特性に及ぼすPd及びPtの添加効果"電気学会論文誌E. 120巻 10号. 452-461 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Hyodo: "Gas sensing properties of semiconductor heterolayer sensors fabricated by slide-off transfer printing"Sensors and Actuators B. 77巻 1-2号. 41-47 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A.Kawahara: "Application of a slide-off transfer printing method to fabrication of ceramic gas sensor"Proceedings of 18th Int. Japan-Korea Ceramics Seminar. 114-118 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K.Wada: "NO_x sensing properties of Al-doped ZnO thick film sensors"Chemical Sensors. 17巻 B号. 279-281 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A.Jono: "NO_x sensing properties of Cr_2O_3-SnO_2 sensors fabricated by slide-off transfer printing"Chemical Sensors. Vol.17 No.B. 282-284 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A.Kawahara: "NO_x sensing characteristics of ZnO-based heterolayer sensors fabricated by slide-off transfer printing"Chemical Sensors. Vol.17 No.B. 285-287 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Yamaguchi: "Gas-sensing properties of semiconductor metal oxides to benzene and chlorobenzene"Chemical Sensors. Vol.17 No.B. 321-323 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 兵頭健生: "セラミックスの微細構造制御によるガスセンシング機能の向上とそのメカニズムの解明"Chemical Sensors. Vol.18 No.A. 28-30 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 兵頭健生: "機能性セラミックスを創る -ナノ・ミクロ構造のコントロール-"「トークシャワーイン九州」資料. 12-15 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 清水康博: "ミクロ・マクロ構造制御による半導体ガスセンサの高性能化"Chemical Sensors. Vol.18 No.3. 28-30 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Hyodo: "NO_x sensing properties of WO_3-based semiconductor gas sensors fabricated by slide-off transfer printing"Electrochemistry. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Hyodo,Takeo: "Hydrogen sensing properties of SnO_2 varistors loaded with SiO_2 by surface chemical modification with diethoxydimethylsilane"Sensors and Actuators B. 64-1-3. 175-181 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kawahara,Akihiko: "Gas-sensing properties of semiconductor heterolyaers fabricated by a slide-off printing method"Sensors and Actuators B. 65-1-3. 17-22 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kawahara,Akihiko: "Employment of porous ceramics as the substrates of semiconductor gas sensors"Chemical Sensors. 16-B. 118-120 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Hyodo,Takeo: "Development of heterolayer NO_x sensors by slide-off transfer printing"Chemical Sensors. 16-B. 121-123 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Wada,Kenji: "Effects of Pd- and Pt-loading on the gas-sensing properties of SnO2 subjected to surface chemical modification with diethoxydimethylsilane"T.IEE Japan. 120-E-10. 452-461 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Hyodo,Takeo: "Gas sensing properties of semiconductor heterolayer sensors fabricated by slide-off transfer printing"Sensors and Actuators B. 77-1-2. 41-47 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kawahara,Akihiko: "Application of a slide-off transfer printing method to fabrication of ceramic gas sensor"Proceedings of 18th Int. Japan-Korea Ceramics Seminar. 114-118 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Wada,Kenji: "NO_x sensing properties of Al-doped ZnO thick film sensors"Chemical Sensors. 17-B. 279-291 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Jono,Ayami: "NO_x sensing properties of Cr_2O_3-SnO_2 sensors fabricated by slide-off transfer printing"Chemical Sensors. 17-B. 282-284 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kawahara,Akihiko: "NO_x sensing characteristics of ZnO-based heterolayer sensors fabricated by slide-off transfer printing"Chemical Sensors. 17-B. 285-287 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Yamaguchi,Shoko: "Gas-sensing properties of semiconductor metal oxides to benzen and chlorobenzen"Chemical Sensors. 17-B. 321-323 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Hyodo,Takeo: "Mechanism of sensitivity enhancement of semiconductor gas sensors induced by microstructural control"Chemical Sensors. 18-A. 28-30 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Hyodo,Takeo: "Preparation of functional ceramics -Control of nano- and micro-structure-"Proceedings of Talk Shower in Kyushu. 12-15 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Shimizu,Yasuhiro: "Development of high performance semiconductor gas sensor by micro- and macro-structural design"Chemical Sensors. 18-B. 28-30 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Hyodo,Takeo: "NO_x sensing properties of WO_3-based semiconductor gas sensors fabricated by slide-off transfer printing"Electrochemistry. in press.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2004-04-14  

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