气体传感器以及传感器装置制造方法及图纸

气体传感器具备：p型半导体层(1)，其包含铜或者银，且与检测对象气体接触；第一电极(2)，其相对于p型半导体层成为肖特基电极；高电阻层(3)，其在p型半导体层与第一电极之间以p型半导体层和第一电极部分接触的方式设置，且具有比p型半导体层以及第一电极高的电阻；以及第二电极(4)，其相对于p型半导体层成为欧姆电极。

Gas sensors and sensor devices

The gas sensor includes a p type semiconductor layer (1), which contains copper or silver, and contact with the detection of gas; the first electrode (2), compared with the P type semiconductor layer become Schottky electrode; high resistance layer (3), set its contact with the P type semiconductor layer and the first electrode portion between the P type the semiconductor layer and the first electrode, compared with the P type semiconductor layer and the first electrode of the high resistance; and a second electrode (4), compared with the P type semiconductor layer become ohmic electrode.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器以及传感器装置
本专利技术涉及气体传感器以及传感器装置。
技术介绍
以往，在气体传感器中，例如根据起因于使用了二氧化锡等的感应膜与气体接触的电流的变化来检测气体。在这样的气体传感器中，使用恒流电源供给电流，所以消耗电力较大，而且，由于加热到能够得到良好的检测特性的温度，所以加热用加热器消耗较多的电力。因此，也有基于起因于气体的吸附的电位差来检测气体的气体传感器。例如，在这样的气体传感器中，在固体电解质层的两面设置对检测对象气体具有反应活性的电极和惰性的电极，并基于与气体的接触所引起的化学反应的结果产生的电位差来检测气体。专利文献1：日本特开2009－42213号公报专利文献2：日本特开2002－31619号公报然而，在基于电位差检测气体的气体传感器中，难以得到良好的灵敏度。
技术实现思路
因此，期望实现消耗电力较小，且能够得到良好的灵敏度的气体传感器。本气体传感器具备：p型半导体层，其包含铜或者银，且与检测对象气体接触；第一电极，其相对于p型半导体层成为肖特基电极；高电阻层，其在p型半导体层与第一电极之间以p型半导体层和第一电极部分接触的方式设置，且具有比p型半导体层以及第一电极高的电阻；以及第二电极，其相对于p型半导体层成为欧姆电极。因此，根据本气体传感器以及传感器装置，有能够减小消耗电力，且能够得到良好的灵敏度这样的优点。附图说明图1是表示本实施方式所涉及的气体传感器的构成的示意剖视图。图2是表示本实施方式所涉及的气体传感器的构成例的示意剖视图。图3是表示本实施方式所涉及的气体传感器的变形例的构成的示意剖视图。图4是表示成为本实施方式所涉及的气体传感器的动作的前提的状态的示意剖视图。图5是表示在本实施方式所涉及的气体传感器中，在第一电极与p型半导体层之间存在绝缘层的位置的能量状态的图。图6是表示在本实施方式所涉及的气体传感器中，第一电极与p型半导体层直接接触的区域的能量状态的图。图7是表示本实施方式所涉及的气体传感器的初始状态的示意剖视图。图8是表示本实施方式所涉及的气体传感器的进行气体检测动作的状态的示意剖视图。图9是具备本实施方式所涉及的具备气体传感器的传感器装置的构成例的示意剖视图。图10是表示实施例1的传感器设备中的包含由银构成的第一电极、由氟化锂构成的绝缘层以及由溴化亚铜构成的p型半导体层的界面的透射式电子显微镜像的图。图11是表示实施例1的传感器设备的在纯氮气中的I－V曲线的图。图12是表示将实施例1的传感器设备暴露在包含浓度约1ppm的氨气的氮气流的情况下的两电极间的电位差的变化的图。图13是表示实施例2的传感器设备中的包含由银构成的第一电极、由氟化锂构成的绝缘层(高电阻层)以及由溴化亚铜构成的p型半导体层的界面的透射式电子显微镜像的图。图14是表示实施例2的传感器设备的在纯氮气中的I－V曲线的图。图15是表示将实施例2的传感器设备暴露在包含浓度约1ppm的氨气的氮气流的情况下的两电极间的电位差的变化的图。图16是表示比较例1的传感器设备的在纯氮气中的I－V曲线的图。图17是表示将比较例1的传感器设备暴露在包含浓度约1ppm的氨气的氮气流的情况下的两电极间的电位差的变化的图。图18是表示实施例3的传感器设备中的包含由银构成的第一电极、由深亚铜构成的电子输送层(n型半导体层；高电阻层)以及由溴化亚铜构成的p型半导体层的界面的扫描式透过电子显微镜像(明视场像)的图。图19是表示实施例3的传感器设备的在纯氮气中的I－V曲线的图。图20是表示将实施例3的传感器设备暴露在包含浓度约1ppm的氨气的氮气流的情况下的两电极间的电位差的变化的图。图21是比较例2的传感器设备中的包含由银构成的第一电极、由深亚铜构成的电子输送层(n型半导体层；高电阻层)以及由溴化亚铜构成的p型半导体层的界面的扫描式透过电子显微镜像(明视场像)。图22是表示比较例2的传感器设备的在纯氮气中的I－V曲线的图。图23是表示将比较例2的传感器设备暴露在包含浓度约1ppm的氨气的氮气流的情况下的两电极间的电位差的变化的图。具体实施方式以下，根据附图，参照图1～图9对本专利技术的实施方式所涉及的气体传感器以及传感器装置进行说明。本实施方式所涉及的气体传感器是检测气体中的化学物质的气体传感器，特别是检测大气中的化学物质的气体传感器。例如，优选应用于检测呼气中的微量的化学物质的气体传感器。本实施方式的气体传感器是在室温附近的温度下，基于起因于气体的吸附的电位差来检测气体的气体传感器。因此，消耗电力较小。另外，如图1所示，本实施方式的气体传感器具备包含铜或者银，且与检测对象气体接触的p型半导体层1、相对于p型半导体层1成为肖特基电极的第一电极2、在p型半导体层1与第一电极2之间以p型半导体层1和第一电极2部分接触的方式设置，且具有比p型半导体层1以及第一电极2高的电阻的高电阻层3、以及相对于p型半导体层1成为欧姆电极的第二电极4。因此，在基于电位差检测气体的气体传感器中，能够得到良好的灵敏度。此外，也将具备p型半导体层1、第一电极2、高电阻层3以及第二电极4的气体传感器称为气体传感器设备。此外，也将检测对象气体称为观测对象气体。这里，p型半导体层1由作为包含铜或者银的化合物的p型半导体材料形成。例如，作为p型半导体材料，在检测对象气体为氨气的情况下，优选使用对于氨气示出敏锐的响应的溴化亚铜(CuBr)。此外，作为溴化亚铜对氨气的响应的例子，例如在PascalLauqueetal.，“HighlysensitiveandselectiveroomtemperatureNH3gasmicrosensorusinganionicconductor(CuBr)film”，AnalyticaChimicaActa，Vol.515，pp.279-284(2004)(以下，称为技术文献)以室温下的电阻的大幅度的变化这样的方式示出。除此之外，作为铜的化合物的氧化亚铜(Cu2O)、作为银的化合物的溴化银(AgBr)、氧化银(Ag2O)等p型半导体材料也以相同的机理对氨气反应，所以能够与溴化亚铜相同地使用。这样，优选p型半导体层1包含从由溴化亚铜、氧化亚铜、溴化银、硫化银构成的组中选择的任意一种。特别是，将作为铜或者银的化合物的半导体作为与检测对象气体接触的p型半导体来使用的情况下，能够作为选择地检测对铜或者银的离子的配位能力较高的氨气、胺的气体传感器。另外，由于设备的内部电阻越小，越容易引起电荷的流出所引起的电位差的降低，所以提高设备的内部电阻较有利。因此，通过使用功函数超过一方的电极材料的功函数的p型半导体材料，在p型半导体层与一方的电极之间设置肖特基势垒较有效。因此，在本实施方式中，使构成第一电极2的金属材料的功函数比构成p型半导体层1的材料的功函数小，从而在第一电极2与p型半导体层1之间形成肖特基势垒，第一电极2相对于p型半导体层1成为肖特基电极。另一方面，使构成第二电极4的金属材料的功函数比构成p型半导体层1的材料的功函数大，从而第二电极4与p型半导体层1欧姆连接，第二电极4相对于p型半导体层1成为欧姆电极。换句话说，由相对于p型半导体层1成为肖特基电极的材料形成第一电极2，并由相对于p型半导体层1成为欧姆电极的材料形成第二电极4。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体传感器，其特征在于，具备：p型半导体层，其包含铜或者银，且与检测对象气体接触；第一电极，其相对于上述p型半导体层成为肖特基电极；高电阻层，其在上述p型半导体层与上述第一电极之间以上述p型半导体层和上述第一电极部分接触的方式设置，且具有比上述p型半导体层以及上述第一电极高的电阻；以及第二电极，其相对于上述p型半导体层成为欧姆电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种气体传感器，其特征在于，具备：p型半导体层，其包含铜或者银，且与检测对象气体接触；第一电极，其相对于上述p型半导体层成为肖特基电极；高电阻层，其在上述p型半导体层与上述第一电极之间以上述p型半导体层和上述第一电极部分接触的方式设置，且具有比上述p型半导体层以及上述第一电极高的电阻；以及第二电极，其相对于上述p型半导体层成为欧姆电极。2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，上述p型半导体层与上述第一电极以电容器与肖特基结并联的方式连接。3.根据权利要求1或者2所述的气体传感器，其特征在于，上述高电阻层是绝缘层。4.根据权利要求1或者2所述的气体传感器，其特征在于，上述高电阻层是具有比上述p型半导体层以及上述第一电极小的功函数的n型半导体层。5.根据权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：百濑悟，壶井修，柄泽一明，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP