JP7653866B2 - Gas sensor element and gas sensor including precious metal chalcogenide thin film - Google Patents
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Description
本発明は、被検出雰囲気中の各種化学物質ガスを検出するガスセンサーで使用されるガスセンサー素子に関する。詳しくは、ガス検出のための感応部として半導体材料である遷移金属カルゴゲナイド薄膜を適用するガスセンサー素子に関する。 The present invention relates to a gas sensor element used in a gas sensor that detects various chemical gases in a target atmosphere. More specifically, the present invention relates to a gas sensor element that uses a thin film of a transition metal chalcogenide, which is a semiconductor material, as a sensitive part for gas detection.
被検出雰囲気における各種化学物質ガスを検出するためのセンサーとして、様々なタイプのガスセンサーが知られている。具体的には、接触燃焼式ガスセンサー、電気化学式ガスセンサー、非分散赤外吸収式(NDIR)ガスセンサー、半導体式ガスセンサー等が知られている。これらのガスセンサーは駆動原理により区別され、それぞれメリットを有する。これらのガスセンサーの中でも、半導体式ガスセンサーは、高感度で微量のガス検出が可能であると共に、高耐久・長期安定性に優れることから、家庭用ガス警報器等に搭載されている。また、この特性を活用すべく、呼気分析による診断のための医療診断機器への応用も期待されている。 Various types of gas sensors are known for detecting various chemical gases in the atmosphere to be detected. Specifically, catalytic combustion gas sensors, electrochemical gas sensors, non-dispersive infrared absorption (NDIR) gas sensors, semiconductor gas sensors, etc. are known. These gas sensors are distinguished by their operating principles, and each has its own advantages. Among these gas sensors, semiconductor gas sensors are highly sensitive and capable of detecting trace amounts of gas, and are highly durable and have long-term stability, so they are installed in household gas alarms, etc. Furthermore, taking advantage of these characteristics, they are expected to be applied to medical diagnostic equipment for diagnosis by breath analysis.
半導体式ガスセンサーは、感応部(半導体材料)に検出対象となるガス分子が吸着したときの電子状態の変化により生じる抵抗変化に基づきガス検出を行う。ここで、これまで半導体式ガスセンサーの感応部となる半導体材料としては、酸化スズ(SnO2)等の酸化物半導体が使用されてきた(例えば、特許文献1等)。
A semiconductor gas sensor detects gas based on a change in resistance caused by a change in the electronic state when gas molecules to be detected are adsorbed to a sensitive part (semiconductor material). Here, oxide semiconductors such as tin oxide ( SnO2 ) have been used as the semiconductor material for the sensitive part of semiconductor gas sensors (for example,
酸化物半導体を感応部とするガスセンサーの問題点として、感応部への加熱が必要な点が挙げられる。酸化物半導体を感応部とする半導体式ガスセンサーでは、200℃~400℃程度に加熱しなければガス検出ができない。この加熱のためには外部からの電力供給が必要となり、ガスセンサーの駆動エネルギーコストや取扱性・可搬性に影響を及ぼす。上記のとおり、ガスセンサーは様々な分野で使用されることから、電源の軽量化やコードレス化が望まれているので、この電力供給に関する課題は大きい。 One problem with gas sensors that use oxide semiconductors as their sensitive parts is the need to heat the sensitive part. Semiconductor gas sensors that use oxide semiconductors as their sensitive parts cannot detect gas unless they are heated to around 200°C to 400°C. This heating requires an external power supply, which affects the energy costs of running the gas sensor as well as its ease of handling and portability. As mentioned above, gas sensors are used in a variety of fields, and so there is a demand for lighter and more cordless power sources, so the issue of power supply is significant.
また、酸化スズ等の酸化物半導体からなる感応部は、酸化物粉末を含むペーストの塗布及び焼結で製造することができるが、ペーストの塗布方法を改良するとしても薄型化には限界がある。感応部の薄型化は上記の消費電力上でも好ましいが、これに加えてガスセンサー素子の小型化にも寄与する。よって、酸化物半導体は、素子の小型化においても限界があるといえる。 In addition, a sensitive part made of an oxide semiconductor such as tin oxide can be manufactured by applying and sintering a paste containing oxide powder, but there is a limit to how thin it can be made even if the paste application method is improved. A thinner sensitive part is preferable in terms of power consumption as mentioned above, but it also contributes to the miniaturization of the gas sensor element. Therefore, it can be said that oxide semiconductors also have a limit to how small the element can be made.
そこで、近年になって半導体式ガスセンサーの感応部として有用な半導体材料とされているのが、遷移金属カルコゲナイド薄膜である。遷移金属カルコゲナイドとは、遷移金属に属する第3族元素~第11族元素の金属と、酸素を除くカルコゲン元素との化合物である。遷移金属カルコゲナイドは、遷移金属の種類に応じて特異な電気的特性や半導体特性を示すことが知られている。ガスセンサーの分野においても、グラフェンやMoS2(二硫化モリブデン)、WS2(二硫化タングステン)等の遷移金属カルコゲナイドを感応部としたものが知られている(特許文献2、3等)。
In recent years, a transition metal chalcogenide thin film has been considered to be a useful semiconductor material for the sensing part of a semiconductor gas sensor. A transition metal chalcogenide is a compound of a metal from
遷移金属カルコゲナイド薄膜を感応部とするガスセンサーは、酸化物半導体と異なり常温下で各種のガスに感応性を有することから、電源に関する問題もない。また、遷移金属カルコゲナイドは、遷移金属原子とカルコゲン原子とがイオン結合及び/又は共有結合により規則的に配置・結合した物質であり、二次元半導体とも称されている。遷移金属カルコゲナイドは、薄膜とすることで好適な半導体特性を発揮し得るので、感応部の薄型化にも対応できる。そして、遷移金属カルコゲナイドは、物理蒸着法(PVD法)や化学蒸着法(CVD法・ALD法)等の各種の薄膜形成プロセスで薄膜化も容易である。 Gas sensors that use transition metal chalcogenide thin films as the sensing part are sensitive to various gases at room temperature, unlike oxide semiconductors, and therefore have no problems with power sources. Transition metal chalcogenides are substances in which transition metal atoms and chalcogen atoms are regularly arranged and bonded by ionic and/or covalent bonds, and are also called two-dimensional semiconductors. Transition metal chalcogenides can exhibit favorable semiconductor properties when made into a thin film, so they can also be used to thin the sensing part. Transition metal chalcogenides can also be easily made into thin films using various thin film formation processes such as physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD and ALD).
もっとも、遷移金属カルコゲナイドという半導体材料は、現在研究中の材料であるので、これを感応部とするガスセンサーにも改善の余地がある。上記のとおり、これまでのガスセンサー素子を構成する遷移金属カルコゲナイドとしてはMoS2やWS2といったものがあるが、これらは必ずしも感度及び応答性の点で十分ではない。 However, because the semiconductor material transition metal chalcogenide is currently under research, there is still room for improvement in gas sensors that use this as a sensitive part. As mentioned above, transition metal chalcogenides that constitute gas sensor elements to date include MoS2 and WS2 , but these are not necessarily sufficient in terms of sensitivity and responsiveness.
本発明は、以上のような背景のもとになされたものであり、半導体式ガスセンサーの感応部として好適な新たな遷移金属カルコゲナイドを提案する。そして、多様な検出ガスに対して高感度で高応答性でありながら、低消費電力で信頼性の高いガスセンサー素子を提供する。 The present invention was made against the background described above, and proposes a new transition metal chalcogenide suitable as the sensing part of a semiconductor gas sensor. It also provides a gas sensor element that is highly sensitive and responsive to a variety of detection gases, yet consumes low power and is highly reliable.
上記課題を解決する本発明は、基材と前記基材上に形成されたガス検出のための感応部と備えるガスセンサー素子において、前記感応部は、貴金属のカルコゲナイド化合物の薄膜からなることを特徴とするガスセンサー素子である。 The present invention, which solves the above problems, is a gas sensor element that includes a substrate and a sensitive part for gas detection formed on the substrate, the sensitive part being made of a thin film of a chalcogenide compound of a precious metal.
上記のとおり本発明に係るガスセンサー素子は、感応部として貴金属を中心金属とする遷移金属カルコゲナイドの薄膜を適用する。貴金属のカルコゲナイド化合物については、それ自体は未知の物質ではない。本発明者等は、これまで、貴金属のカルコゲナイド化合物についての研究を行っており、当該化合物に光半導体としての好適な特性を有することを見出している。貴金属カルコゲナイドは、Mo、W等の遷移金属カルコゲナイドに対して1eV程度バンドギャップが小さくなる傾向がある。これにより、遷移金属カルコゲナイドの特徴である高い移動度(キャリアモビリティ)をより有効に発揮し得ると考えられる。本発明は、これらの本発明者等の知見と共に、貴金属カルコゲナイドのガスセンサー素子の感応部としての有用性を見出したことによりなされたものである。以下、本発明に係るガスセンサー素子の構成について説明する。 As described above, the gas sensor element according to the present invention uses a thin film of transition metal chalcogenide with a precious metal as the central metal as the sensing part. Precious metal chalcogenide compounds are not unknown substances in themselves. The inventors have been researching precious metal chalcogenide compounds and have found that the compounds have suitable properties as optical semiconductors. Precious metal chalcogenides tend to have a band gap that is about 1 eV smaller than transition metal chalcogenides such as Mo and W. This is thought to enable the high mobility (carrier mobility), which is a characteristic of transition metal chalcogenides, to be more effectively exhibited. The present invention was made based on the findings of the inventors and the usefulness of precious metal chalcogenides as the sensing part of a gas sensor element. The configuration of the gas sensor element according to the present invention will be described below.
(A)本発明に係るガスセンサー素子の構成
(A―1)基材
基材は、遷移金属カルゴゲナイドからなる薄膜を支持するための部材である。基材の材質に関しては、遷移金属カルゴゲナイドからなる薄膜を支持できるものであれば、どのような材質でも良い。例えば、ガラス、石英、シリコン、セラミックスもしくは金属等の材質が例示される。また、基材の形状及び寸法は、特に限定されない。
(A) Configuration of the gas sensor element according to the present invention (A-1) Substrate The substrate is a member for supporting a thin film made of a transition metal chalcogenide. The material of the substrate may be any material that can support a thin film made of a transition metal chalcogenide. Examples of the material include glass, quartz, silicon, ceramics, and metals. The shape and dimensions of the substrate are not particularly limited.
(A―2)貴金属カルコゲナイド薄膜
貴金属とは、Au(金)、Ag(銀)に白金族金属であるPt(白金)、Pd(パラジウム)、Ru(ルテニウム)、Ir(イリジウム)、Rh(ロジウム)、Os(オスミウム)を加えた遷移金属群である。本発明で適用する貴金属カルコゲナイドの貴金属は、Pt、Pd、Ru、Irのいずれかが好ましい。そして、本発明で適用する貴金属カルコゲナイドのカルコゲン元素としては、S(硫黄)、Se(セレン)のいずれかが好ましい。本発明で貴金属カルコゲナイドの好ましい化合物としては、PtS2、PtSe2、PdS2、PdSe2、RuS2、RuSe2、IrS2、Ir2S3、IrSe2となる。
(A-2) Precious metal chalcogenide thin film Precious metal is a transition metal group consisting of Au (gold) and Ag (silver) plus platinum group metals Pt (platinum), Pd (palladium), Ru (ruthenium), Ir (iridium), Rh (rhodium), and Os (osmium). The precious metal of the precious metal chalcogenide applied in the present invention is preferably any one of Pt, Pd, Ru, and Ir. And, the chalcogen element of the precious metal chalcogenide applied in the present invention is preferably any one of S (sulfur) and Se (selenium). The preferred compounds of the precious metal chalcogenide in the present invention are PtS 2 , PtSe 2 , PdS 2 ,
上記で例示した好適な貴金属カルコゲナイドは、一般に貴金属元素とカルコゲン元素が整数比となる化学量論組成で示される。薄膜を構成する貴金属カルコゲナイドは、上記のような化学量論組成に従ったものが最適である。但し、必ずしも化学量論組成の貴金属カルコゲナイドでなくてもガスセンサー素子の感応部として機能することができる。例えば、カルコゲン元素欠陥を有する貴金属カルコゲナイドを部分的又は全体的に含む薄膜であっても良い。そのような化学両論組成にない貴金属カルコゲナイドであっても半導体的挙動を示し得るからである。 The preferred noble metal chalcogenides exemplified above generally have a stoichiometric composition in which the noble metal element and the chalcogen element are in an integer ratio. The noble metal chalcogenide constituting the thin film is optimally one that conforms to the above stoichiometric composition. However, the noble metal chalcogenide does not necessarily have to have a stoichiometric composition to function as the sensitive portion of the gas sensor element. For example, a thin film that partially or entirely contains a noble metal chalcogenide with chalcogen element deficiencies may also be used. This is because even noble metal chalcogenides that do not have such a stoichiometric composition can exhibit semiconductor behavior.
そして、本発明に係るガスセンサー素子の感応部は、上記した貴金属のカルコゲナイド化合物の薄膜からなる。この薄膜の膜厚は、0.5nm以上500nmとすることが好ましい。また、貴金属カルコゲナイドの中でも2次元構造を有するとされるPtS2、PtSe2、PdSe2等の貴金属カルコゲナイドは、層数によりバンドギャップが変化し、バルク状態になると反金属的特性を示すことがある。こうした2次元構造を有する貴金属カルコゲナイドの薄膜については、5nm以下とすることが好ましい。 The sensitive portion of the gas sensor element according to the present invention is made of a thin film of the above-mentioned noble metal chalcogenide compound. The thickness of this thin film is preferably 0.5 nm to 500 nm. Furthermore, among the noble metal chalcogenides, noble metal chalcogenides such as PtS 2 , PtSe 2 , and PdSe 2 , which are said to have a two-dimensional structure, have a band gap that changes depending on the number of layers, and may exhibit antimetallic properties when in a bulk state. The thin film of such noble metal chalcogenides having a two-dimensional structure is preferably 5 nm or less.
感応部となる薄膜は、基材の全面に形成されていても良いが、ガスセンサー素子の設計に基づき感応部となる部位に形成されていれば良い。また、薄膜は、感応部について全面的に形成されていても良いが、部分的にアイランド状の薄膜であっても良い。カルコゲナイド化合物結晶が全面的に連続した膜となっていなくとも、アイランド状に点在する結晶の相互作用で半導体特性を発揮できるからである。アイランド状の薄膜とは、ボルマー・ウェーバ型(Volmer-Weber型)に基づく成長形態によって形成された薄膜である。これは、貴金属カルコゲナイドからなる3次元島が基板上に形成されている状態である。即ち、貴金属カルコゲナイド薄膜が基板上に全面的に形成されるまでの過渡状態を示す。このアイランド状の薄膜が形成される場合を含め、貴金属カルコゲナイド薄膜の基板に対する被覆率は、10%以上であることが好ましい。被覆率は、基板の薄膜が形成される面の表面積に対する貴金属カルコゲナイド薄膜の表面積の割合により算出される。 The thin film that will be the sensitive portion may be formed on the entire surface of the substrate, but it is sufficient that it is formed on the portion that will be the sensitive portion based on the design of the gas sensor element. The thin film may be formed on the entire surface of the sensitive portion, but may also be partially island-shaped. This is because even if the chalcogenide compound crystals are not a continuous film over the entire surface, the semiconductor properties can be exhibited by the interaction of the crystals scattered in an island shape. An island-shaped thin film is a thin film formed by a growth form based on the Volmer-Weber type. This is a state in which a three-dimensional island made of a precious metal chalcogenide is formed on the substrate. In other words, it shows a transitional state until the precious metal chalcogenide thin film is formed over the entire surface of the substrate. Including the case where this island-shaped thin film is formed, it is preferable that the coverage rate of the substrate of the precious metal chalcogenide thin film is 10% or more. The coverage rate is calculated by the ratio of the surface area of the precious metal chalcogenide thin film to the surface area of the surface of the substrate on which the thin film is formed.
(B)本発明に係るガスセンサー素子の製造方法
本発明に係るガスセンサー素子は、上記した基材に貴金属カルコゲナイド薄膜を成膜することで製造される。貴金属カルコゲナイド薄膜の成膜方法としては、各種の薄膜形成プロセスにより基材上に貴金属カルコゲナイドを直接的に生成する方法に加えて、先に貴金属薄膜を形成し、これをカルコゲン化して貴金属カルコゲナイド薄膜とする方法も適用できる。
(B) Manufacturing method of the gas sensor element according to the present invention The gas sensor element according to the present invention is manufactured by forming a precious metal chalcogenide thin film on the above-mentioned substrate. As a method for forming the precious metal chalcogenide thin film, in addition to a method in which a precious metal chalcogenide is directly produced on a substrate by various thin film formation processes, a method in which a precious metal thin film is first formed and then chalcogenized to form a precious metal chalcogenide thin film can also be applied.
貴金属カルコゲナイドを基材上に直接的に形成する方法としては、スパッタリング法においては、貴金属ターゲットを使用しつつ反応性スパッタリングにより、貴金属カルコゲナイド薄膜が製造できる。また、粉末冶金法等により貴金属カルコゲナイドを製造し、これをスパッタリングターゲットとしても貴金属カルコゲナイド薄膜が製造できる。 In sputtering, a method for directly forming a precious metal chalcogenide on a substrate can be used to produce a precious metal chalcogenide thin film by reactive sputtering using a precious metal target. In addition, a precious metal chalcogenide can be produced by powder metallurgy or the like, and this can be used as a sputtering target to produce a precious metal chalcogenide thin film.
また、好適な薄膜形成プロセスとして、化学気相蒸着法(CVD法)や原子層蒸着法(ALD法)等の化学蒸着法が挙げられる。化学蒸着法は、所望の膜厚の貴金属薄膜を効率的に得ることができる。 Furthermore, suitable thin film formation processes include chemical vapor deposition methods such as chemical vapor deposition (CVD) and atomic layer deposition (ALD). Chemical vapor deposition can efficiently obtain a precious metal thin film of the desired thickness.
化学蒸着法(CVD法及びALD法)による成膜プロセスにおいては、貴金属源となる貴金属化合物の原料(プリカーサ)を気化して生成する貴金属原料ガスと、カルコゲン元素源となるカルコゲン又はカルコゲナイド化合物を含むカルコゲン原料ガスとを基材上に供給し、反応させることで貴金属カルコゲンを基材上に析出させて薄膜とする。 In the film formation process using chemical vapor deposition (CVD and ALD), a precious metal source gas, which is generated by vaporizing a raw material (precursor) of a precious metal compound that serves as a precious metal source, and a chalcogen source gas containing a chalcogen or chalcogenide compound that serves as a chalcogen element source, are supplied onto a substrate and reacted to deposit the precious metal chalcogen on the substrate to form a thin film.
化学蒸着法で使用可能な貴金属化合物のプリカーサの例としては、例えば、白金については、ジメチル(N,N-ジメチル-3-ブタン-1-アミン-N)白金(DDAP)、1,5-ヘキサジエンジメチル白金(HDMP)、(トリメチル)メチルシクロペンタジエニル白金(MeCpPtMe3)、ビス(アセチルアセトナト)白金(Pt(acac)2)等の有機白金化合物が使用される。また、パラジウムについては、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)(Pd(hfac)2)、シクロペンタジエニルアリルパラジウム(CpPd(allyl))、ビス(メチルアリル)パラジウム(Pd(Meallyl)2)等の有機パラジウム化合物が使用できる。ルテニウムについては、ジカルボニル-ビス(5-メチル-2,4-ヘキサンジオナト)ルテニウム、ヘキサカルボニル[メチル-(1-メチルプロピル)-ブテン-アミナト]ジルテニウム、ドデカカルボニルトリルテニウム(DCR)等の有機ルテニウム化合物が使用できる。そして、イリジウムについては、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(Ir(acac)3)、(シクロヘキサジエニル)メチルシクロペンタジエニルイリジウム((MeCp)Ir(CHD))等の有機イリジウム化合物が適用可能である。 Examples of precursors of noble metal compounds that can be used in the chemical vapor deposition method include organic platinum compounds such as dimethyl(N,N-dimethyl-3-butan-1-amine-N)platinum (DDAP), 1,5-hexadienedimethylplatinum (HDMP), (trimethyl)methylcyclopentadienylplatinum (MeCpPtMe 3 ), and bis(acetylacetonato)platinum (Pt(acac) 2 ). Examples of precursors of noble metal compounds that can be used in the chemical vapor deposition method include organic palladium compounds such as bis(hexafluoroacetylacetonato) (Pd(hfac) 2 ), cyclopentadienylallylpalladium (CpPd(allyl)), and bis(methylallyl)palladium (Pd(Meallyl) 2 ). For ruthenium, organic ruthenium compounds such as dicarbonyl-bis(5-methyl-2,4-hexanedionato)ruthenium, hexacarbonyl[methyl-(1-methylpropyl)-butene-aminato]diruthenium, dodecacarbonyltriruthenium (DCR) and the like can be used. For iridium, organic iridium compounds such as tris(acetylacetonato)iridium (Ir(acac) 3 ) and (cyclohexadienyl)methylcyclopentadienyliridium ((MeCp)Ir(CHD)) can be used.
尚、上記の貴金属化合物の気化により生成する貴金属原料ガスは、適宜にキャリアガスを合流させて反応器に供給される。キャリアガスとしては、Ar等の不活性ガスが用いられる。 The precious metal raw material gas generated by vaporizing the above-mentioned precious metal compound is supplied to the reactor after appropriately merging with a carrier gas. An inert gas such as Ar is used as the carrier gas.
一方、カルコゲン原料ガスは、固体状のカルコゲン(S、Se等)を加熱して昇華法で気化し原料ガスとすることができる。また、カルコゲン化合物のガスとして、水素化カルコゲン(H2S、H2Se等)のガスもカルコゲン原料ガスとして使用できる。 On the other hand, the chalcogen source gas can be obtained by heating solid chalcogen (S, Se, etc.) and vaporizing it by sublimation to obtain a source gas. In addition, as a chalcogen compound gas, a hydrogenated chalcogen gas (H 2 S, H 2 Se, etc.) can also be used as the chalcogen source gas.
化学蒸着法による貴金属カルコゲナイドの成膜では、基材を収容する反応器に原料ガスを導入する。反応器としては、基材の加熱手段のみを備える1ゾーン加熱方式が使用できる。このとき、原料ガスの導入の手順については特に制限はない。反応器へ貴金属原料ガス及びカルコゲン原料ガスの双方を同時に導入しても良いし、先に貴金属原料ガスを導入してからカルコゲン原料ガスを導入しても良い。 When forming a film of a precious metal chalcogenide by chemical vapor deposition, a source gas is introduced into a reactor that contains a substrate. A one-zone heating system equipped only with a means for heating the substrate can be used as the reactor. In this case, there are no particular restrictions on the procedure for introducing the source gas. Both the precious metal source gas and the chalcogen source gas may be introduced into the reactor at the same time, or the precious metal source gas may be introduced first and then the chalcogen source gas.
また、反応器として2ゾーン加熱方式の反応器も使用できる。2ゾーン加熱方式の反応容器は、基板のセット位置とその上流側の所定位置の2カ所について加熱手段を有する反応器である。2ゾーン方式では、基板上流側の加熱位置にカルコゲン元素を載置して加熱気化してカルコゲン原料ガスを生成する。そして、貴金属原料ガスを反応器に導入し、カルコゲン原料ガスと同伴させて基材上に供給する。 A two-zone heating reactor can also be used as the reactor. A two-zone heating reactor is a reactor that has heating means at two locations: the position where the substrate is set and a specified position upstream of the substrate. In the two-zone system, chalcogen elements are placed at the heating position upstream of the substrate and heated and vaporized to generate chalcogen source gas. A precious metal source gas is then introduced into the reactor and supplied onto the substrate together with the chalcogen source gas.
基材上に貴金属原料ガス及びカルコゲン原料ガスを供給し、基材を加熱することで貴金属カルコゲナイドが析出し薄膜が形成される。この時の加熱温度としては、200℃以上800℃以下とするのが好ましい。 A precious metal source gas and a chalcogen source gas are supplied onto the substrate, and the substrate is heated to cause the precious metal chalcogenide to precipitate and form a thin film. The heating temperature at this time is preferably 200°C or higher and 800°C or lower.
貴金属カルコゲナイド薄膜の成膜は、上記の直接的なプロセスの他、貴金属薄膜のカルコゲン化によっても可能である。このプロセスは金属膜反応法とも称されており、基材上に貴金属の薄膜を形成し、これをカルコゲン元素を含む雰囲気中で熱処理して貴金属をカルコゲン化する方法である。 In addition to the direct process described above, thin films of precious metal chalcogenides can also be formed by chalcogenizing a thin film of a precious metal. This process is also known as the metal film reaction method, in which a thin film of a precious metal is formed on a substrate and then heat-treated in an atmosphere containing a chalcogen element to chalcogenize the precious metal.
金属膜反応法における貴金属薄膜も、スパッタリング法や化学蒸着法(CVD法、ALD法)により成膜可能である。化学蒸着法による原料ガス(貴金属化合物)も上記した貴金属化合物が使用できる。尚、化学蒸着法による貴金属薄膜の成膜は、基材上で貴金属原料ガス(貴金属化合物)の分解により進行する。このとき原料ガス中の金属化合物の分解促進のため、反応ガスを基材表面に供給することができる。反応ガスは、貴金属化合物の種類に応じて酸素、水素等が適用される。 In the metal film reaction method, the precious metal thin film can also be formed by sputtering or chemical vapor deposition (CVD, ALD). The above-mentioned precious metal compounds can also be used as the source gas (precious metal compound) for the chemical vapor deposition method. The formation of the precious metal thin film by the chemical vapor deposition method proceeds by the decomposition of the precious metal source gas (precious metal compound) on the substrate. At this time, a reaction gas can be supplied to the substrate surface to promote the decomposition of the metal compound in the source gas. The reaction gas used can be oxygen, hydrogen, etc., depending on the type of precious metal compound.
そして、成膜された貴金属薄膜をカルコゲン雰囲気中で処理することで貴金属カルコゲナイド薄膜が生成される。カルコゲン雰囲気の形成には、硫化水素(H2S)等のカルコゲン化合物のガスが使用できる。また、固体状硫黄等の固体状カルコゲンを気化すればカルコゲン雰囲気を形成することができる。貴金属薄膜のカルコゲン化は、カルコゲン雰囲気中で薄膜を加熱するのが好ましい。加熱温度は、Pt薄膜のカルコゲン化については500℃以上1200℃以下、Pd薄膜のカルコゲン化については450℃以上1100℃以下、Ir薄膜のカルコゲン化については800℃以上1100℃以下、Ru薄膜のカルコゲン化については600℃以上1300℃以下とするのが好ましい。前記温度範囲の下限未満の温度ではカルコゲン化が不十分となり、上限を超える温度ではカルコゲナイドの分解が生じるおそれがある。 Then, the formed noble metal thin film is treated in a chalcogen atmosphere to generate a noble metal chalcogenide thin film. A gas of a chalcogen compound such as hydrogen sulfide (H 2 S) can be used to form the chalcogen atmosphere. Also, the chalcogen atmosphere can be formed by vaporizing solid chalcogen such as solid sulfur. The chalcogenization of the noble metal thin film is preferably performed by heating the thin film in a chalcogen atmosphere. The heating temperature is preferably 500° C. or more and 1200° C. or less for the chalcogenization of a Pt thin film, 450° C. or more and 1100° C. or less for the chalcogenization of a Pd thin film, 800° C. or more and 1100° C. or less for the chalcogenization of an Ir thin film, and 600° C. or more and 1300° C. or less for the chalcogenization of a Ru thin film. At a temperature below the lower limit of the temperature range, the chalcogenization is insufficient, and at a temperature above the upper limit, the chalcogenide may decompose.
以上説明した基材に貴金属カルコゲナイド薄膜を形成することでガスセンサー素子の感応部が形成される。これに加えて適宜に電極の形成等を行うことで本発明に係るガスセンサー素子が製造できる。 The sensitive portion of the gas sensor element is formed by forming a thin film of a precious metal chalcogenide on the substrate described above. In addition, by appropriately forming electrodes, etc., the gas sensor element according to the present invention can be manufactured.
そして、本発明に係る半導体式ガスセンサーは、上記ガスセンサー素子を備える。本発明に係るガスセンサーは、各種化合物ガスの検出が可能であり、例えば、一酸化炭素(CO)、二酸化窒素(NO2)、アンモニア(NH3)、揮発性有機化合物(VOCs)等のガスを検出可能である。本発明は、高感度で高応答性のガスセンサーとなる。 The semiconductor gas sensor according to the present invention includes the above-mentioned gas sensor element. The gas sensor according to the present invention is capable of detecting various compound gases, such as carbon monoxide (CO), nitrogen dioxide ( NO2 ), ammonia ( NH3 ), volatile organic compounds (VOCs), etc. The present invention provides a highly sensitive and highly responsive gas sensor.
以上説明したように、本発明に係る半導体式ガスセンサー用のガスセンサー素子は、感応部について、これまで適用例のない貴金属カルコゲナイドを適用する。本発明に係るガスセンサー素子は、MoS2等の遷移金属カルコゲナイドを感応部とする従来のガスセンサー素子に対し、各種のガスへの感度及び応答性に優れる。 As described above, the gas sensor element for semiconductor gas sensors according to the present invention uses a noble metal chalcogenide, which has never been used before, as the sensitive portion. The gas sensor element according to the present invention is superior in sensitivity and responsiveness to various gases to conventional gas sensor elements that use transition metal chalcogenides such as MoS2 as the sensitive portion.
第1実施形態:以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、貴金属カルコゲナイド薄膜としてRuS2薄膜を感応部とするガスセンサー素子を製造した。そして、NO2ガスに対する応答特性を評価した。 First embodiment : Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a gas sensor element was manufactured using a RuS2 thin film as a noble metal chalcogenide thin film as a sensitive part. Then, the response characteristics to NO2 gas were evaluated.
[ガスセンサー素子の製造]
基材として、SiO2ガラス基板(寸法:20×20厚さ1.5mm)を用意し、この基材にCVD法によりRuS2薄膜を成膜した。成膜は、1ゾーン方式の反応器(反応管)を用いた。電気炉にセットされた反応管内に基材をセットし、貴金属原料ガスとカルコゲン原料ガスを導入した。貴金属原料としては、ジカルボニル-ビス(5-メチル-2,4-ヘキサンジオナト)ルテニウム(II)を使用した。キャリアガスとしてArガスを使用した。カルコゲン原料ガスとしては、H2Sを使用した。
[Manufacture of gas sensor element]
A SiO2 glass substrate (dimensions: 20 x 20, thickness 1.5 mm) was prepared as the substrate, and a RuS2 thin film was formed on this substrate by CVD. A one-zone reactor (reaction tube) was used for the film formation. The substrate was set in a reaction tube set in an electric furnace, and a precious metal source gas and a chalcogen source gas were introduced. Dicarbonyl-bis(5-methyl-2,4-hexanedionato)ruthenium(II) was used as the precious metal source. Ar gas was used as the carrier gas. H2S was used as the chalcogen source gas.
RuS2薄膜の成膜は、反応管にRu原料ガス(キャリアガスを含む)とH2Sガスと、更に、Arガスをフローガスとして導入した。各原料ガスと共にフローガスを導入するのは、プリカーサ及び硫化水素や反応後の副生成物が反応管内部で滞留する防ぐためである。詳細な成膜条件は以下のとおりである。この成膜工程で基材上に成膜されたRuS2薄膜の膜厚は、12nmであった。
・Ru原料加熱温度:67℃
・Ru原料ガス流量:30sccm
・フローガス流量:50sccm
・H2Sガス流量:10sccm
・基板加熱温度:600℃
・成膜時間:10分
The RuS2 thin film was formed by introducing Ru source gas (including carrier gas), H2S gas, and Ar gas as flow gas into the reaction tube. The flow gas was introduced together with each source gas to prevent the precursor, hydrogen sulfide, and by-products after the reaction from stagnation inside the reaction tube. The detailed film formation conditions are as follows. The thickness of the RuS2 thin film formed on the substrate in this film formation process was 12 nm.
・Ru raw material heating temperature: 67℃
Ru source gas flow rate: 30 sccm
・Flow gas flow rate: 50sccm
H2S gas flow rate: 10 sccm
・Substrate heating temperature: 600℃
Film formation time: 10 minutes
基材にRuS2薄膜を成膜した後、基材の表面にくし形電極を形成してガスセンサー素子とした。くし形電極は、RuS2薄膜が形成した基材の表面に対して、Ti膜(膜厚5nm)、Au膜(膜厚40nm)の順にくし形へパターニングして形成した。 After forming a RuS2 thin film on the substrate, a comb-shaped electrode was formed on the surface of the substrate to prepare a gas sensor element. The comb-shaped electrode was formed by patterning a Ti film (5 nm thick) and an Au film (40 nm thick) in this order on the surface of the substrate on which the RuS2 thin film was formed.
比較例1:上記第1実施形態のガスセンサー素子(RuS2薄膜)に対する比較例として、公知の遷移金属カルコゲナイドであるMoS2薄膜を感応部とするガスセンサー素子を製造した。 Comparative Example 1 : As a comparative example for the gas sensor element ( RuS2 thin film) of the first embodiment described above, a gas sensor element was manufactured in which a MoS2 thin film, which is a known transition metal chalcogenide, was used as a sensitive portion.
第1実施形態と同様の基材と成膜装置を使用した。五塩化モリブデン(MoCl5)をモリブデン原料とした。また、カルコゲン原料ガスとしては、H2Sを使用し、下記条件にてMoS2薄膜を成膜した。尚、MoS2薄膜の成膜では、Mo原料ガスとH2Sガスとを同時に反応管に導入した。
・Mo原料加熱温度:90℃
・Mo原料ガス流量:7sccm
・フローガス流量:7sccm
・H2Sガス流量:7sccm
・基板加熱温度:800℃
・成膜時間:10分
The same substrate and film-forming apparatus as those in the first embodiment were used. Molybdenum pentachloride (MoCl 5 ) was used as the molybdenum raw material. H 2 S was used as the chalcogen raw material gas, and a MoS 2 thin film was formed under the following conditions. In addition, in the formation of the MoS 2 thin film, the Mo raw material gas and H 2 S gas were introduced into the reaction tube at the same time.
・Mo raw material heating temperature: 90℃
Mo raw material gas flow rate: 7 sccm
・Flow gas flow rate: 7sccm
H2S gas flow rate: 7 sccm
・Substrate heating temperature: 800℃
Film formation time: 10 minutes
成膜工程で基材上に成膜されたMoS2薄膜の膜厚は、1.5nmであった。成膜後は第1実施形態と同様に、基材にくし形電極を形成してガスセンサー素子とした。 The thickness of the MoS2 thin film formed on the substrate in the film formation process was 1.5 nm. After film formation, a comb-shaped electrode was formed on the substrate in the same manner as in the first embodiment to form a gas sensor element.
比較例2:この比較例では、公知の遷移金属カルコゲナイドであるWS2薄膜を感応部とするガスセンサー素子を製造した。WS2薄膜の成膜は、第1実施形態と比較例1と同様の基材と成膜装置を使用した。W原料として、六塩化タングステン(WCl6)を使用した。また、カルコゲン原料ガスとしては、H2Sを使用し、下記条件にてWS2薄膜を成膜した。WS2薄膜の成膜でも、W原料ガスとH2Sガスとを同時に反応管に導入した。
・W原料加熱温度:100℃
・W原料ガス流量:30sccm
・フローガス流量:30sccm
・H2Sガス流量:30sccm
・基板加熱温度:800℃
・成膜時間:15分
Comparative Example 2 : In this comparative example, a gas sensor element was manufactured using a WS2 thin film, a known transition metal chalcogenide, as the sensing part. The same substrate and film-forming device as those in the first embodiment and comparative example 1 were used to form the WS2 thin film. Tungsten hexachloride ( WCl6 ) was used as the W raw material. H2S was used as the chalcogen raw material gas, and the WS2 thin film was formed under the following conditions. In forming the WS2 thin film, the W raw material gas and H2S gas were also introduced into the reaction tube at the same time.
・W raw material heating temperature: 100℃
W source gas flow rate: 30 sccm
・Flow gas flow rate: 30sccm
H2S gas flow rate: 30 sccm
・Substrate heating temperature: 800℃
Film formation time: 15 minutes
成膜工程で基材上に成膜されたWS2薄膜の膜厚は、1.6nmであった。成膜後は第1実施形態と同様に、基材にくし形電極を形成してガスセンサー素子とした。 The thickness of the WS2 thin film formed on the substrate in the film formation step was 1.6 nm. After film formation, comb-shaped electrodes were formed on the substrate in the same manner as in the first embodiment to form a gas sensor element.
[ガスセンサー素子の応答特性評価]
上記で作製した第1実施形態、比較例1、2のガスセンサー素子の応答特性を評価した。この評価試験では、真空雰囲気内に封入したガスセンサー素子にマルチメーターを接続し、バイアス電圧を印加しつつ雰囲気内に所定濃度の検出ガスを含む測定ガスを導入し封入し、電流値の変化を測定した。評価試験に際しては、測定前にガスセンサー素子を窒素ガスで20分間以上暴露した後に測定ガスを導入した。ここでの検出ガスはNO2とし、測定ガスのNO2濃度は10ppmとした。測定ガスの導入時間は1時間とし、測定後は電流値をベースラインに戻すためガスセンサー素子を窒素ガスに1時間暴露した。特性評価は、測定された電流値(バイアス電圧0.5V)の最大値に対して10%~90%となるのに要する時間を応答速度とした。
[Evaluation of response characteristics of gas sensor element]
The response characteristics of the gas sensor elements of the first embodiment, comparative examples 1 and 2 prepared above were evaluated. In this evaluation test, a multimeter was connected to the gas sensor element sealed in a vacuum atmosphere, and a measurement gas containing a predetermined concentration of detection gas was introduced and sealed in the atmosphere while applying a bias voltage, and the change in the current value was measured. In the evaluation test, the gas sensor element was exposed to nitrogen gas for 20 minutes or more before the measurement, and then the measurement gas was introduced. The detection gas here was NO2 , and the NO2 concentration of the measurement gas was 10 ppm. The introduction time of the measurement gas was 1 hour, and after the measurement, the gas sensor element was exposed to nitrogen gas for 1 hour to return the current value to the baseline. In the characteristic evaluation, the time required for the measured current value (bias voltage 0.5 V) to reach 10% to 90% of the maximum value was taken as the response speed.
この応答特性の評価結果について、第1実施形態(RuS2薄膜)、比較例1(MoS2薄膜)、比較例2(WS2薄膜)のガスセンサー素子の測定結果を図1に示す。図1から、RuS2薄膜を感応部とする本実施形態のガスセンサー素子は、比較例1、2の従来の遷移金属カルコゲナイド薄膜を感応部とするガスセンサー素子よりも応答速度が速いことが確認された。 Regarding the evaluation results of the response characteristics, the measurement results of the gas sensor elements of the first embodiment ( RuS2 thin film), Comparative Example 1 ( MoS2 thin film), and Comparative Example 2 ( WS2 thin film) are shown in Fig. 1. From Fig. 1, it was confirmed that the gas sensor element of this embodiment, which uses the RuS2 thin film as the sensitive part, has a faster response speed than the gas sensor elements of Comparative Examples 1 and 2, which use the conventional transition metal chalcogenide thin film as the sensitive part.
第2実施形態:ここでは、第1実施形態のガスセンサー素子(RuS2薄膜)について、検出対象をNH3(濃度10ppm)、CO(濃度500ppm)とし、これらの検出ガスに対する応答特性を評価した。
Second embodiment : In this embodiment, the gas sensor element ( RuS2 thin film) was evaluated for its response characteristics to the gases to be detected, NH3 (
図2に本実施形態のガスセンサー素子(RuS2薄膜)の各測定ガスに対する応答特性を示す。この図から、本実施形態のガスセンサー素子は、NH3及びCOの検出も可能であり良好な応答特性を有することが確認された。 2 shows the response characteristics of the gas sensor element ( RuS2 thin film) of this embodiment to each measurement gas. From this figure, it was confirmed that the gas sensor element of this embodiment can detect NH3 and CO and has good response characteristics.
第3実施形態:本実施形態では、第1実施形態における貴金属カルコゲナイド薄膜(RuS2)の成膜条件を変更して、量論組成となっていないRuカルコゲナイド薄膜(RuS2-x)を成膜し、その特性の検討も行った。 Third embodiment : In this embodiment, the conditions for forming the precious metal chalcogenide thin film (RuS 2 ) in the first embodiment were changed to form a non-stoichiometric Ru chalcogenide thin film (RuS 2-x ), and the characteristics of the film were also investigated.
上記した第1実施形態のRuS2薄膜の成膜方法において、Ru原料ガス及びH2Sガスと共に導入するフローガスについて、その流量を50sccmから100sccmにして成膜した。上述のとおり、フローガスは反応管内のプリカーサ等の滞留を抑制するために導入されるが、フローガスの流量を調整することで、反応器内のプリカーサの反応時間を調整し薄膜組成を変化させることができる。本実施形態では、フローガスの流量以外の条件は、第1実施形態(RuS2)と同じ成膜条件とした。成膜されたRuS2-x薄膜について、X線光電子分光法で分析したところ、メタルリッチのRuカルコゲナイド薄膜(RuS2-x:x=0.6)であることが確認された。 In the above-mentioned first embodiment of the method for forming a RuS 2 thin film, the flow rate of the flow gas introduced together with the Ru source gas and the H 2 S gas was set to 50 sccm to 100 sccm. As described above, the flow gas is introduced to suppress the retention of precursors and the like in the reaction tube, but by adjusting the flow rate of the flow gas, the reaction time of the precursors in the reactor can be adjusted to change the thin film composition. In this embodiment, the conditions other than the flow rate of the flow gas were the same as those in the first embodiment (RuS 2 ). When the formed RuS 2-x thin film was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy, it was confirmed that it was a metal-rich Ru chalcogenide thin film (RuS 2-x : x = 0.6).
そして、第1実施形態と同様、くし形電極を形成してガスセンサー素子とし、これについて、測定ガスをNH3(濃度10ppm)、CO(濃度500ppm)とする応答特性評価を行った。 Then, similarly to the first embodiment, an interdigital electrode was formed to form a gas sensor element, and response characteristics of the gas sensor element were evaluated using NH 3 (concentration: 10 ppm) and CO (concentration: 500 ppm) as measurement gases.
この結果を図3に示す。図3からわかるように、感応部となるRuカルコゲナイド薄膜は、必ずしも化学量論組成(RuS2)となっていなくともガスセンサー素子として作用することがわかる。Ruカルコゲナイド薄膜(RuS2-x:x=0.6)における応答速度は、第1実施形態と対比すると、NH3に対しては応答速度が長くなっているが、COに対しては短くなっている。好ましい態様としては、両論組成の貴金属カルコゲナイド薄膜を適用することであるが、本実施形態のようなメタルリッチのものであっても、ガスセンサー素子としての使用可能性があるといえる。 The results are shown in Figure 3. As can be seen from Figure 3, the Ru chalcogenide thin film that serves as the sensitive portion does not necessarily have to be of stoichiometric composition (RuS 2 ) to function as a gas sensor element. Compared to the first embodiment, the response speed of the Ru chalcogenide thin film (RuS 2-x : x = 0.6) is longer for NH 3 but shorter for CO. A preferred embodiment is to use a noble metal chalcogenide thin film of bistoichiometric composition, but even a metal-rich thin film like that of this embodiment can be used as a gas sensor element.
第4実施形態:本実施形態では、貴金属カルコゲナイドとしてPtSe2からなる薄膜を感応部とするガスセンサー素子を製造した。そして、各種検出ガスに対する応答特性を評価した。 Fourth embodiment : In this embodiment, a gas sensor element was manufactured using a thin film of PtSe2 as a precious metal chalcogenide as a sensitive part. Then, the response characteristics to various detection gases were evaluated.
[ガスセンサー素子の製造]
第1実施形態と同じ基材を用意しCVD法によりPtSe2薄膜を成膜した。本実施形態では、成膜装置として2ゾーン方式のCVD装置(ホットウォール式横型CVD装置)を用いた。基材をCVD装置にセットすると共に、基板の上流側にセレン粉末5gを配置した。このCVD装置では、基板温度とセレン粉末温度をそれぞれ制御可能である。成膜前に反応器内をアルゴンガス(200sccm)でパージした。
[Manufacture of gas sensor element]
The same substrate as in the first embodiment was prepared, and a PtSe 2 thin film was formed by the CVD method. In this embodiment, a two-zone CVD apparatus (hot wall type horizontal CVD apparatus) was used as the film formation apparatus. The substrate was set in the CVD apparatus, and 5 g of selenium powder was placed upstream of the substrate. In this CVD apparatus, the substrate temperature and the selenium powder temperature can be controlled separately. Before film formation, the inside of the reactor was purged with argon gas (200 sccm).
そして、Pt原料として白金錯体(ジメチル(N,N-ジメチル-3-ブタン-1-アミン-N)白金(DDAP))を使用し、この白金錯体を加熱気化してキャリアガスと共に反応器内に導入し、基板上で気化した白金錯体を分解させると共に、白金とセレンと反応させてPtSe2を析出して薄膜を形成した。成膜条件は、以下の通りである。この成膜工程で基材上に成膜されたPtSe2薄膜の膜厚は、4nmであった。
・原料加熱温度:67℃
・キャリアガス:アルゴン/10sccm
・フローガス:アルゴン/200sccm
・基板温度/セレン粉末加熱温度:400℃/220℃
・成膜時間:15分
A platinum complex (dimethyl(N,N-dimethyl-3-butan-1-amine-N) platinum (DDAP)) was used as the Pt raw material, and this platinum complex was heated and vaporized and introduced into a reactor together with a carrier gas. The platinum complex vaporized on the substrate was decomposed, and platinum and selenium were reacted to precipitate PtSe 2 to form a thin film. The film formation conditions were as follows. The thickness of the PtSe 2 thin film formed on the substrate in this film formation process was 4 nm.
・Raw material heating temperature: 67℃
Carrier gas: Argon/10 sccm
Flow gas: Argon/200 sccm
Substrate temperature/selenium powder heating temperature: 400°C/220°C
Film formation time: 15 minutes
基材へのPtSe2薄膜の成膜後、第1実施形態と同様にくし形電極を形成してガスセンサー素子とした。この実施形態のガスセンサー素子について、測定ガスをNO2(濃度10ppm)、NH3(濃度10ppm)、CO(濃度10ppm)とする応答特性評価を行った。評価試験の方法は、測定ガスの導入時間を30分間とし、バイアス電圧を-2Vとした以外は第1実施形態と同じとした。
After forming a PtSe 2 thin film on the substrate, a comb-shaped electrode was formed in the same manner as in the first embodiment to obtain a gas sensor element. For the gas sensor element of this embodiment, response characteristics were evaluated using NO 2 (
図4に第2実施形態のガスセンサー素子(PtSe2薄膜)の各測定ガスに対する応答特性を示す。この図から、本実施形態のガスセンサー素子もNO2、NH3及びCOの検出が可能であり、良好な応答特性を有することが確認された。また、NO2の評価結果に基づき比較例1(MoS2薄膜)、比較例2(WS2薄膜)のガスセンサー素子と対比すると、第2実施形態のガスセンサー素子もこれら従来の遷移金属カルコゲナイドを感応部とするガスセンサー素子に対して応答速度に優れることがわかる。 FIG. 4 shows the response characteristics of the gas sensor element ( PtSe2 thin film) of the second embodiment for each measurement gas. From this figure, it was confirmed that the gas sensor element of this embodiment can also detect NO2 , NH3 , and CO, and has good response characteristics. In addition, based on the evaluation results of NO2 , in comparison with the gas sensor elements of Comparative Example 1 (MoS2 thin film) and Comparative Example 2 ( WS2 thin film), it can be seen that the gas sensor element of the second embodiment also has a superior response speed to these conventional gas sensor elements that use transition metal chalcogenides as the sensitive part.
本発明に係る半導体式ガスセンサーのガスセンサー素子は、Pt、Pd、Ru、Ir等の貴金属のカルコゲナイド化合物薄膜からなる感応部を備える。本発明に係るガスセンサー素子は、各種の検出ガスに対して良好な感度及び応答性に優れる。本発明に係る半導体式ガスセンサーは、家庭用途としてガス警報器や空気清浄機の制御部や医療分野における診断機器等多くの分野で有用である。
The gas sensor element of the semiconductor gas sensor according to the present invention has a sensitive portion made of a thin film of a chalcogenide compound of a precious metal such as Pt, Pd, Ru, Ir, etc. The gas sensor element according to the present invention has excellent sensitivity and responsiveness to various detection gases. The semiconductor gas sensor according to the present invention is useful in many fields such as gas alarms and air purifier control units for home use and diagnostic equipment in the medical field.
Claims (3)
前記感応部は、貴金属のカルコゲナイド化合物の薄膜からなり、
前記貴金属のカルコゲナイド化合物は、Ruのカルコゲナイド化合物であり、
前記貴金属のカルコゲナイド化合物のカルコゲン元素は、S又はSeのいずれかであることを特徴とするガスセンサー素子。 A gas sensor element including a substrate and a gas sensing portion formed on the substrate,
the sensitive portion is made of a thin film of a chalcogenide compound of a precious metal;
the noble metal chalcogenide compound is a Ru chalcogenide compound,
A gas sensor element characterized in that the chalcogen element of the chalcogenide compound of the noble metal is either S or Se .
A gas sensor comprising the gas sensor element according to claim 1 or 2 .
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