Pd 系金属ガラスを用いた高速応答・低消費電力容量型MEMS 水素センサ

摘要

近年、地球温暖化防止などの観点から水素をエネルギーrnとして利用する、いわゆる水素社会に向けた取り組みが世rn界的に行われている(1)。一方で、水素は可燃性ガスであるたrnめ、漏洩時には速やかに検知する必要があり、高速応答の水rn素センサが求められる。また、バッテリー駆動などで常時モrnニターを行うためには低消費電力であることが重要であrnる。従来の水素センサとして、接触燃焼式、酸化物半導体式、rn熱伝導式など(2)が主流であるが、いずれの方式も水素をセンrnシングする際にヒーターによる加熱が必要であるため低消rn費電力化が困難であった。その観点からパラジウム(Pd)を用rnいた水素センサが報告されている(3)(4)。Pd は水素吸蔵合金rnの一種であり、水素の吸蔵により電気抵抗や機械的歪みがrn変動することが知られている。また、室温においても水素をrn吸蔵するため、超低消費電力の水素センサを実現できる可rn能性を有している。また、センシングの方法としては、消費rn電力の観点から抵抗型より容量型が優れており、我々はPdrnを適用した容量型MEMS 水素センサを提案している(5)。一rn方でPd は吸蔵した水素が抜けにくいというヒステリシスrnの問題を持っている(6)。そこで本稿では、図1 に示すようrnに、感応膜としてPd系金属ガラスを適用した容量型MEMSrn水素センサを報告する。まず初めに感応膜の検討結果につrnいて述べ、次に容量型MEMS 水素センサの動作原理及びシrnミュレーション結果について報告する。最後に、試作結果及rnび実測結果について述べる。