2003 Fiscal Year Annual Research Report
PLD法による環境保護用高選択性・高感度薄膜大気ガスセンサの開発
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13555098
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| Research Institution | Sasebo National College of Technology |
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Principal Investigator |
須田 義昭 佐世保工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (20124141)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大島 多美子 佐世保工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 (00370049)
川崎 仁晴 佐世保工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (10253494)
和田 憲治 佐世保工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (30044457)
吉田 英樹 長崎県窯業技術センター, 研究員
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| Keywords | 薄膜ガスセンサ / PLD法 / SnO_2 / WO_3 / Nd:YAGレーザ / スパッタリング法 / XPS / Pd |
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| Research Abstract |
本研究では,安定性・操作性・再現性に優れ,結晶性に優れた薄膜作製技術であるPLD法をSnO_2薄膜やWO_3薄膜ガスセンサ作製に応用した。さらに,Pd,Au等の添加等を検討することにより,NOxガスや水素ガスに関する感度として100程度(3000ppm)が達成可能であることを実証し,小型で作動温度が低い高選択性・高感度半導体薄膜ガスセンサ作製技術を確立することを目的に研究を行った。その結果、以下のことがわかった。
1)パルスYAGレーザ(532nm)及びパルスKrFエキシマレーザ(248nm)を用いたPLD装置によりSnO_2薄膜やWO_3薄膜作製に成功した。作製したSnO_2薄膜の微細構造をFE-SEMやAFMで解析し、化学組成や結晶構造をXPSやGXRD等により詳しく調べた。
2)パラジューム(Pd)をSnO_2薄膜に添加(ドープ)するために,スパッタリング法を併用した新しいPLDシステムを用いてPd添加の実験を行った。作製した薄膜のXPS分析の結果,Pdの添加に成功し化学量論的組成のSnO_2薄膜が作製できた。水素ガスに対する最大検出感度はPdスパッタリング電力の上昇に伴い向上することが分かった。
3)WO_3薄膜についても、PdやAu添加の実験を行い、PdやAu添加に伴いNOxガス検出感度が上昇することが明らかになった。
4)その他の機能性材料としてSiC,TiO_2等の機能性薄膜作製をPLD装置やスパッタリング装置で行いSnO_2薄膜やWO_3薄膜作製プロセスと比較検討した。
上記の結果は、我々が新しく開発したPLDシステムにより初めて得られた結果であり,EMRS2003やAEPSE2003等の国際会議やプラズマプロセシング研究会等で発表した。
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[Publications] 川崎仁晴: "アブレーションプラズマプルーム中に発生する微粒子の挙動"佐世保工業高等専門学校研究報告. 39巻. 49-54 (2003)
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[Publications] 須田義昭: "PLD法による酸化スズ(SnO_2)薄膜ガスセンサの作製"電気学会論文誌C. 123巻,2号. 222-227 (2003)
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[Publications] 須田義昭: "Properties of palladium doped tin oxide thin films for gas sensors grown by PLD method conbined with sputtering process"Surface and Coatings Technology. Vol.174-175. 1293-1296 (2003)
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[Publications] 川崎仁晴: "Characteristics of TiO_2 thin films as a photocatalyst prepared using a pulsed laser deposition method"Journal of the Surface Finishing Society. Vol.54. 754-757 (2003)
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[Publications] 須田義昭: "Preparation of high quality nitrogen doped TiO_2 thin film as a photocatalyst using a pulsed laser deposition method"Thin Solid Films. (in press).
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[Publications] 川崎仁晴: "Properties of metal doped tungsten oxide thin films for No_x gas sensors grown by PLD method combined with sputtering proces"Sensor and Actuators B. (in press).
