【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT1238
利用課題名 / Title
MEMSセンサの開発
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
MEMS,酸素センサ,湿度センサ,マイクロヒーター,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,MEMSデバイス/ MEMS device,3D積層技術/ 3D lamination technology
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
照元 幸次
所属名 / Affiliation
ローム株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
赤坂俊輔
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-105：両面マスクアライナー
KT-209：磁気中性線放電ドライエッチング装置
KT-234：深堀りドライエッチング装置（１）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
今回、限界電流式のMEMS(microelectromechanical system)センサを作製し、酸素センシング特性と湿度センシング特性を評価した。MEMS酸素・湿度センサはYSZ(ytrria-stabilized zirconia)薄膜をベースとしたセンシング部とカンチレバー型のマイクロヒーターで構成される。マイクロヒーターを通電加熱することでYSZ薄膜を575℃以上に加熱すると、限界電流特性が観測された。低電圧領域における限界電流値は酸素濃度に比例する一方で、高電圧領域における限界電流値が湿度に応じて増加することが確認されたことから、YSZに印加する電圧を変えることで、酸素濃度と湿度を測定可能なことが示された。
実験 / Experimental
図1のような評価システムを用いてセンシング特性を評価した。乾燥空気と窒素ガスの混合割合で酸素濃度を制御し、加湿空気と乾燥空気の混合割合で湿度を制御している。
結果と考察 / Results and Discussion
図2より低電圧領域において限界電流値が酸素濃度に比例し、酸素センシング特性を示すことが確認できた。図3より高電圧領域において限界電流値が湿度に応じて増加し、湿度センサ特性を示すことが確認できた。MEMS構造の限界電流式センサでは、初めて酸素センシング特性、湿度センシング特性を実現することに成功した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. 酸素・湿度センサ評価システム
図2. 酸素センシング特性
図3. 湿度センシング特性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Shunsuke Akasaka, Oxygen and Humidity Sensing Property of a Limiting Current-Type Thin-Film YSZ-Based Sensor on a Micro-Hotplate, 2022 IEEE Sensors, , (2022).
DOI: 10.1109/SENSORS52175.2022.9967243
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件