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光学式水素検知材料用酸化タングステン薄膜の作製方法

国内特許コード P06A009621
整理番号 6476
掲載日 2007年1月29日
出願番号 特願2005-170568
公開番号 特開2006-342411
登録番号 特許第4717522号
出願日 平成17年6月10日(2005.6.10)
公開日 平成18年12月21日(2006.12.21)
登録日 平成23年4月8日(2011.4.8)
発明者
  • 高野 勝昌
  • 山本 春也
  • 吉川 正人
  • 井上 愛知
出願人
  • 独立行政法人 日本原子力研究開発機構
発明の名称 光学式水素検知材料用酸化タングステン薄膜の作製方法
発明の概要

【課題】 水素検知材料としての使用を可能にする酸化タングステン薄膜を安価に実現する作製技術を提供すること。
【解決手段】 室温で水素を含んだ雰囲気に触れることにより光学的な透過率が変化する特性を利用して水素検知を行う光学式水素検知材料用の酸化タングステン薄膜をスパッタ法により基板に形成させる際に、成膜温度を制御し、酸化タングステンの結晶性を調節する。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


近年、環境や資源問題に関する関心の高まりから、水素の利用が大きな注目を集めている。水素は、酸素がある雰囲気中で爆発するという危険性を有するため、取扱いには注意が必要であり、水素の普及に伴い、水素検知材料の需要は今後飛躍的に増大すると予想される。



現在、水素検知材料として、酸化スズを用いた半導体検知材料が広く用いられている。しかしながら、酸化スズを用いた半導体検知材料は、感度および信頼性が高いという利点を有する一方、動作温度が400℃であり、通電等による加熱を要する、材料価格が高いなどの問題がある。そこで、安全性を確保しつつ、室温で作動する低価格な水素検知材料が求められている。



酸化タングステンは、室温(20℃付近)で水素を含んだ雰囲気に触れると、光学的な透過率が減少するという特性を有する。室温での水素吸着後の酸化タングステンの透過率は、吸着前の透過率を基準(100%)とすると、50%以上減少する(非特許文献1)。したがって、酸化タングステンの水素吸着による光学的な透過率の変化を利用することにより、水素の検知が可能となり、酸化タングステンは酸化スズの代替材料になると期待される。



酸化タングステンを水素検知材料として実用化するためには、厚さ1μm以下に薄膜化する必要がある。酸化タングステン薄膜の作製については、ゾルゲル法(非特許文献2)、電子ビーム蒸着法(非特許文献3)、スパッタ法(非特許文献4)等が検討されている。ゾルゲル法は、作製費用を低く抑えることができる反面、作製された酸化タングステン薄膜は、組成が不均一で、経時変化が起こりやすいという問題がある。電子ビーム蒸着法は、水素吸着後における波長626nmの可視光の透過率が20%程度まで減少する良質な酸化タングステン薄膜の作製が可能であるものの、作製費用が非常に高いという問題がある。このため、ゾルゲル法、電子ビーム蒸着法はともに酸化タングステン薄膜の作製技術には適さない。スパッタ法は、酸化タングステン薄膜の作製費用がゾルゲル法、電子ビーム蒸着法の中間程度であり、実用化に有利であるが、水素検知材料として使用する酸化タングステン薄膜の作製技術としては現状では確立されていない。

【非特許文献1】A. Georg, W. Graf, R. Neumann, and V. Wittwer, Thin Solid Films 384 (2001) 269

【非特許文献2】S. Sumida, S. Okazaki, S. Asakura, H. Nakagawa, H. Murayama, M. Washiya, Chemical Sensors 19 Supplement A (2003) 157

【非特許文献3】D. Schweiger, A. Georg, Solar Energy Mater. Solar Cells 54 (1998) 99

【非特許文献4】A. Georg, W. Graf, R. Neuman, and V. Wittwer, Solid Strate Ionics 127 (2000) 319

産業上の利用分野


本願発明は、光学式水素検知材料用酸化タングステン薄膜の作製方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
室温で水素を含んだ雰囲気に触れることにより光学的な透過率が変化する特性を利用して水素検知を行う光学式水素検知材料用酸化タングステン薄膜の作製方法であって、スパッタ法により基板に酸化タングステン薄膜を形成させる際の成膜温度を、酸化タングステン薄膜を形成させる基板の温度制御により450℃以上800℃以下にすることを特徴とする光学式水素検知材料用酸化タングステン薄膜の作製方法。
産業区分
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005170568thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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