特許7389960IP Force 特許公報全文掲載

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二酸化炭素ガスセンサ、ガスセンサの製造方法、並びに当該ガスセンサの感知層に用いることができる希土類酸化物の製造方法

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

薄膜ガスセンサの実用化に向けて、より高性能な化学抵抗性のガス感知層材料、その製造方法並びに、これらを用いたガスセンサが求められる。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明者らは、希土類金属化合物の化学抵抗性について検討した結果、ＣＯ２ガスセンサのガス感知層として適した酸化物、その製造方法を見出し、本発明を完成するに至った。

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、希土類酸化物を含むガス感知層を備える小型で高性能な化学抵抗性のＣＯ２ガスセンサを得ることができる。また、本発明によれば、ガス感知層に用いることができる、化学抵抗性を備える希土類酸化物を製造することができる。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 図１は、本発明の一実施形態の一態様によるガスセンサの断面構造を示す概念図である。
【図2】 図２は、本発明の別の態様によるガスセンサの断面構造を示す概念図である。
【図3】 図３は、異なる希土類酸化物から構成されたガス感知層を備えるセンサ８種について、二酸化炭素濃度１０００ｐｐｍ、２０℃、５０％ＲＨ、駆動温度３００℃におけるガスセンサ特性を調べた結果を示しており、図３（Ａ）はＣＯ２ガス感度（Ｒｇ／Ｒ０）、図３（Ｂ）は濃度勾配α、図３（Ｃ）はセンサ抵抗値変化（耐久試験後／初期）について評価した結果を示すグラフである。
【図4】 図４は、Ｓｍ２Ｏ３から構成されたガス感知層を備えるセンサについて、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、エタノールの４種のガスに対する、２０℃、５０％ＲＨ、駆動温度３００℃における感度（Ｒｇ／Ｒ０）を調べた結果を示す。
【図5】 図５は、Ｅｕ２Ｏ３から構成されたガス感知層を備えるセンサについて、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、エタノールの４種のガスに対する、２０℃、５０％ＲＨ、駆動温度３００℃における感度（Ｒｇ／Ｒ０）を調べた結果を示す。
【図6】 図６は、Ｇｄ２Ｏ３から構成されたガス感知層を備えるセンサについて、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、エタノールの４種のガスに対する、２０℃、５０％ＲＨ、駆動温度３００℃における感度（Ｒｇ／Ｒ０）を調べた結果を示す。
【図7】 図７は、Ｄｙ２Ｏ３から構成されたガス感知層を備えるセンサについて、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、エタノールの４種のガスに対する、２０℃、５０％ＲＨ、駆動温度３００℃における感度（Ｒｇ／Ｒ０）を調べた結果を示す。
【図8】 図８は、Ｅｒ２Ｏ３から構成されたガス感知層を備えるセンサについて、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、エタノールの４種のガスに対する、２０℃、５０％ＲＨ、駆動温度３００℃における感度（Ｒｇ／Ｒ０）を調べた結果を示す。
【図9】 図９は、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３のそれぞれから構成されたガス感知層を備える５種のセンサについて、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、エタノールの４種のガスに対する、２０℃、５０％ＲＨにおけるガス感度（Ｒｇ／Ｒ０）を比較した結果を示しており、図９（Ａ）は、センサ駆動温度２５０℃、図９（Ｂ）は、センサ駆動温度３００℃、図９（Ｃ）は、センサ駆動温度３５０℃について評価した結果を示すグラフである。
【図10】 図１０は、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３のそれぞれから構成されたガス感知層を備える５種のセンサについて、２０℃、５０％ＲＨ、センサ駆動温度２５０℃、３００℃、３５０℃における濃度勾配αを比較した結果を示すグラフである。
【図11】 図１１は、市販のＧｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３から構成されたガス感知層を備えるセンサと、本発明において製造されたＧｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３から構成されたガス感知層を備えるセンサとの、二酸化炭素濃度１０００ｐｐｍ、２０℃、５０％ＲＨ、センサ駆動温度３００℃におけるＣＯ２ガス感度（Ｒｇ／Ｒ０）を比較した結果を示すグラフである。

代表図 図1本件の代表的な図

１ ガス感知層 ２ 電極 ３ 絶縁基板 ４ ヒーター層 １１ ガス感知層 １２ａ 電極 １２ｂ 接合層 １３ 絶縁基板 １４ ヒーター層 １５ 熱絶縁支持層 １６ Ｓｉ基板

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