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日立、シリコンベース水素センサーを高感度・長寿命化

[issued: 2008.06.23]

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 日立製作所は6月、半導体と同じシリコンベースの水素センサーのセンサー部分に、白金とチタンの薄膜を積層した新構造を採用することにより、高感度・長寿命化を達成したと発表した。試作したセンサーは、熱や湿度に強いことから3年以上使用できる見通しで、濃度1,000ppm(0.1%)以上の水素を約1秒で検知できる。今後は、微細化による小型化と低消費電力化を図ることで、電池駆動による無線水素センサーや車載用センサーの実用化につなげる方針。

 日立は、新エネルギー・産業技術開発機構(NEDO)の委託事業として、遠隔地から水素ガスを検知する「センサネット」を実現するため、水素との反応性が高いパラジウムを用いたSi-MOSFET(シリコン金属酸化物電界効果トランジスタ)型水素センサーを試作してきた。しかし、濃度10%の水素検知に60秒かかる上、高濃度水素に触れるとパラジウムが剥がれるという問題があった。

 一方、白金を利用した水素センサーも開発されているが、パラジウムより感度が低く絶縁膜上で剥がれやすいという問題を抱えている、そこで、白金と絶縁膜の間にチタン層を介在させて膜構造の改良を重ねることで、剥がれにくく高感度で反応することを見いだした。試作したセンサー部(ゲート)の大きさは2mm角と小型で、しきい値電圧のバラツキが小さく、水素濃度に対して正確に反応するという。また、反応促進のための加熱温度は100℃程度とセラミック系センサーよりも低い。

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