日本開發(fā)出新型氫氣傳感器,可集成于半導(dǎo)體芯片

時間:2006-08-29

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:據(jù)報道,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所開發(fā)出了可集成于半導(dǎo)體芯片的微型熱電式氫氣傳感器。

據(jù)報道,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所開發(fā)出了可集成于半導(dǎo)體芯片的微型熱電式氫氣傳感器。檢測范圍(空氣中氫氣的濃度)達到了0.5ppm~5%之間。用于氫氣站等設(shè)施的泄露檢測。今后將向有關(guān)機構(gòu)提供傳感器樣品,力爭將其應(yīng)用于氫氣設(shè)施中。 新開發(fā)的熱電式氫氣傳感器由熱電轉(zhuǎn)換膜及其表面上部分形成的鉑觸媒膜組成,氫與觸媒的發(fā)熱反應(yīng)引起的局部溫差,利用熱電轉(zhuǎn)換膜轉(zhuǎn)換為電壓信號。因而,只要使用高性能的熱電材料就可得到足以完成檢測任務(wù)的信號。 新開發(fā)的傳感器采用的是催化反應(yīng)和熱電轉(zhuǎn)換功能相結(jié)合的工作原理,將元件本身產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換成信號,不僅提高了可檢測濃度范圍,還不易受到外界溫度的影響。采用這種工作原理的氫氣傳感器在NEDO(新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu))開展的產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究扶持項目——“采用熱電氧化物的新型氫氣傳感器的開發(fā)”中已經(jīng)開發(fā)成功,但要想開發(fā)出低成本、高靈敏度的傳感器,還需要為傳感器元件開發(fā)小型化與集成技術(shù),以及微加熱器技術(shù)。 此次開發(fā)主要解決了在半導(dǎo)體晶圓上形成熱電薄膜、觸媒膜、電極、配線及加熱器的傳感器元件制造技術(shù)。同時,還提高了傳感器的耐用性,降低了生產(chǎn)成本。作為熱電轉(zhuǎn)換元件的關(guān)鍵技術(shù),確立了利用濺射蒸鍍法形成SiGe膜之后進行熱處理的薄膜成形技術(shù)。因為SiGe熱電轉(zhuǎn)換材料的熱電特性高,非常適宜采用半導(dǎo)體工藝。為了使觸媒不受大氣中水蒸汽的影響而穩(wěn)定地發(fā)揮作用,溫度要維持在100℃。作為維持觸媒溫度的加熱器集成技術(shù),采用MEMS技術(shù)研制出隔熱性很高的微加熱器。將熱電圖、微加熱器、觸媒3個組成要素集成到了尺寸約為1×2mm2的薄膜上,制成了尺寸為4×4mm2的傳感器芯片。
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