[发明专利]具有氧化金属膜的传感器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及具有氧化金属膜的传感器及其应用。更详细而言，本发明涉及以下传感器及其制造方法、以及利用上述传感器进行的氢气浓度等的检测方法，其中，上述传感器具有经湿式处理而成膜的氧化金属膜，能够检测光、氢气、和气压。

背景技术

光传感器不仅被应用于电视机及音响等的红外线遥控器，还被广泛应用于利用IrDA（Infrared Data Association；红外线数据组织）等的光通信、OA机器、产业机器、生活用机器等。

此外，氢气虽然作为绿色可循环能源而倍受瞩目，但另一方面，其爆发性高的问题也广为人知，因此，将来若想将氢气作为能源普及，能够放心利用系统的安全措施是必不可少的。作为有助于该安全措施的工具，氢气检测传感器的重要性越来越高，近年，已有各种氢气检测传感器被开发出来。

作为光传感器，已知的例如有：利用光电动势元件的光传感器，该光电动势元件由半导体叠层体构成（专利文献1）；将非晶半导体膜用作光导电膜来检测光电流的光传感器，该光电流为基于照射到非晶半导体膜的光的光电流（专利文献2）；光照射位置检测传感器，由具有规定的规则性的结构体构成（专利文献3）等。上述这些光传感器是以提高精度或长期间高感度地检测光为目的而开发的。

另外，作为氢气检测传感器，已知的例如有：使用氢吸着合金薄膜的传感器（专利文献4）；对由散布有光电子释放型颗粒的检测膜表面的氢化所引起的电阻值变化进行检测的传感器（专利文献5）等。上述这些传感器是以保持检测敏感度、减少消耗电力、且正确地对气体浓度进行测定为目的而开发的，或是以减少导电率不均、且稳定地对氢气泄漏进行检测为目的而开发的。

（现有技术文献）

专利文献1：日本国专利申请公开公报“特开平1-278077号公报”；1989年11月8日公开。

专利文献2：日本国专利申请公开公报“特开昭62-76683号公报”；1987年4月8日公开。

专利文献3：日本国专利申请公开公报“特开平5-347428号公报”；1993年12月27日公开。

专利文献4：日本国专利申请公开公报“特开2008-82842号公报”；2008年4月10日公开。

专利文献5：日本国专利申请公开公报“特开2007-178168号公报”；2007年7月12日公开。

发明内容

（本发明要解决的问题）

然而，专利文献1揭示的光传感器为了产生光电动势，需要使p型半导体和n型半导体相接合，因此，必然导致多层膜。另外，由于需要通过真空处理对透明导电膜进行成膜，也需要结合各个膜的条件形成多层膜，从而需要光刻胶、蚀刻等，因而导致工序繁琐。进而，由于采用真空处理，不适合通过大口径化进行大量生产，且制造成本高，在柔性基板上制作传感器也较为困难。

专利文献2揭示的光传感器为通过在基板上形成一层的膜来制作的传感器。由于该传感器利用非晶体，因此膜的稳定性较低。因此，为了确保膜的稳定性，需要发热体。因此，基板一直处于受热状态，导致基板选择性的自由度较低。另外，由于是通过真空处理进行成膜的，因此不适合通过大口径化进行大量生产，制造成本较高。

对于专利文献3揭示的光照射位置检测传感器而言，由高电阻体构成的电极层复杂，且通过形成循环结构来保持线性，因此，收集的电流长距离地流通由高电阻构成的电极层，能够获得较大的压降，从而能够提高测量精度。

然而，专利文献3揭示的光照射位置检测传感器为了提高光照射位置的检测精度，需要高电阻膜。但是，通常的ITO膜的电阻过低，仅凭ITO膜是很难提高电阻值的。为了获得高电阻膜，需要降低膜的厚度，但是，专利文献3中使用的是膜的厚度为几nm～几十nm的膜，因此，进一步变薄是极其困难的，存在小型化、薄型化困难的问题。此外，由于结构复杂，导致制造成本高，且不适合通过大口径化进行大量生产。

关于专利文献4揭示的采用有氢吸着合金薄膜的氢气检测传感器，其由于是将氢吸收到金属原子间、且从金属原子间释放氢，因此无法避免在反复进行上述吸收和释放的过程中发生的金属劣化（氢致脆化）。另外，制造成本高，不适合通过大口径化进行大量生产。

专利文献5揭示的氢气检测传感器是以通过湿式法将光电子释放型颗粒涂在基板上，并烧结形成的膜的方式来制作的。然而，不仅在制作时需要避免湿度依赖性的影响，使用时也需要避免湿度依赖性的影响，因此，需要进行加热。因此，不得不考虑热的影响，从而导致能够使用的基板受到限制，且由于需要一直加热，因而消耗电力较高。