(57)【要約】【課題】本発明は、水分子を吸着しやすい表面を有し、また、水分子の吸着量が高く、水分子の吸着により、抵抗値を大きく変化させることが可能なコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト、その容易な製造方法、高感度の湿度センサー及び歪みセンサーを提供することを課題とする。【解決手段】平板状のコア部３１と、コア部３１を覆うように形成されたシェル部２１とからなる平板状の構造体であって、前記コア部が絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性の金属酸化物からなり、前記シェル部が酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物からなるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１を用いることによって前記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のコア部と、前記コア部を覆うように形成されたシェル部とからなる平板状の構造体であって、
前記コア部が絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性の金属酸化物からなり、
前記シェル部が酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物からなることを特徴とするコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
【請求項２】
軸方向に垂直な断面における最長径／最短径の比が２以上であることを特徴とする請求項１に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
【請求項３】
前記絶縁性又は高抵抗性の金属酸化物が酸化ガリウムであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
【請求項４】
前記シェル部が、粒径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のアモルファス金属酸化物粒子が集積されて形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。  
【請求項５】
前記コア部が単結晶又は多結晶からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
【請求項６】
前記シェル部の厚さが０．５μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
【請求項７】
酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物の粉末と、酸化ガリウムの粉末と、炭素粉末と、を混合して混合粉末を調製する工程と、
前記混合粉末を入れたボートをガス管中に配置してから、前記ガス管中に不活性ガス及び酸素ガスを流通させた状態で前記混合粉末を加熱する工程と、を有することを特徴とするコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法。
【請求項８】
前記ボート内の一端側に混合粉末を入れ、前記一端側を不活性ガスと酸素ガスの上流側となるように、ガス管中にボートを配置することを特徴とする請求項７に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法。
【請求項９】
前記ボート内の他端側に成長用基板を配置することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトと、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの一端と他端にそれぞれ接続した一の電極と他の電極と、を有することを特徴とする湿度センサー。
【請求項１１】
前記一の電極と前記他の電極とに、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを２以上接続したことを特徴とする請求項１０に記載の湿度センサー。
【請求項１２】
前記一の電極と前記他の電極のいずれか又は両方に別の電極を、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを介して接続したことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の湿度センサー。
【請求項１３】
前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトに加えられた歪みを計測できることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の湿度センサー。
【請求項１４】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトと、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの一端と他端にそれぞれ接続した一の電極と他の電極と、を有することを特徴とする歪みセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト、その製造方法、湿度センサー及び歪みセンサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なタイプの半導体ガスセンサーの開発が活発に行われている（非特許文献１）。
【０００３】
非特許文献１には、「酸化すず、酸化亜鉛、酸化ガリウムなどの酸化物は表面に吸着した分子に伴う電子の受け渡しや表面のバンド構造の湾曲などの変化によって電子の流れが変化する。この分子吸着に伴う電流の変化をガスセンサーとして用いてきた」ことが記載されている。
【０００４】
ガスセンサーとしての機能をより効率化する方法の１つが、２種類の酸化物を複合化することである。金属酸化物を用いたセンサーの報告も多くなっており、例えば、Ｇａ２Ｏ３／ＳｎＯ２コア／シェル−ナノワイヤ及びそれを用いたエタノールガスセンサーに関する論文がある（非特許文献２）。この論文では、Ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ法でコア部（Ｇａ２Ｏ３）を気相成長させてから、Ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＡＬＤ）法でシェル部（ＳｎＯ２）を形成する２段階成長プロセスによる製造方法が開示されている。この製造方法により製造されたＧａ２Ｏ３／ＳｎＯ２コア／シェル−ナノワイヤは、約２０ｎｍ径の結晶性のコア部（Ｇａ２Ｏ３）と、このコア部を覆うように形成されたＳｎＯ２シェル部とからなる。ＳｎＯ２シェル部は、１０ｎｍ以下のナノ粒子が相互に連結されてなる。このＧａ２Ｏ３／ＳｎＯ２コア／シェル−ナノワイヤを用いたガスセンサーが、エタノールガスに対して高感度であることが開示されている。ただし、この論文に記載されているＧａ２Ｏ３は導電性があり、Ｇａ２Ｏ３ナノワイヤを基にしたガスセンサー特性をも記載している。
【０００５】
しかし、湿度センサーに係るものではない。また、エタノールガスに対しては、２００℃における３００ｃｙｃｌｅのガスセンサーのＧａｓ  ｒｅｓｐｏｎｃｅは３以下と非常に低感度であった（Ｆｉｇ．５（ｂ））。
【０００６】
また、非特許文献３は、単一ＳｎＯ２ナノワイヤを用いた湿度センサーの論文である。ナノワイヤやナノベルトがナノデバイスの構成部品として使用可能であり、単一ＳｎＯ２ナノワイヤを用いた湿度センサーが例示されている。この湿度センサーは、７５％の相対湿度における感度は３０以下と低いものであった（Ｆｉｇ．２）。
【０００７】
ナノワイヤ表面には通常酸素欠陥などが存在し、また平坦であり分子吸着に有効な表面積が小さく、水分子の吸着量が低いためであると推察した。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】応用物理８１巻、第２号、（２０１２）１３４−１３８．
【非特許文献２】Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．２６（２０１１）２３２２−２３２７
【非特許文献３】Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ１２９，（２００７），６０７０−６０７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、水分子を吸着する表面積が大きい表面構造を有するため水分子の吸着量が高く、水分子の吸着により、抵抗値を大きく変化させることが可能なコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト、その容易な製造方法、高感度の湿度センサー及び歪みセンサーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記事情を鑑み、試行錯誤して、コア部分が絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性の金属酸化物であり、シェル部分が大きな表面積を有する新しいコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを製造して、本発明を完成した。
【００１１】
本発明は、以下の構成を有する。
（１）平板状のコア部と、前記コア部を覆うように形成されたシェル部とからなる平板状の構造体であって、前記コア部は絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性の金属酸化物からなり、前記シェル部が酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物からなることを特徴とするコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
（２）軸方向に垂直な断面における最長径／最短径の比が２以上であることを特徴とする（１）に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
（３）前記絶縁性又は高抵抗性の金属酸化物が酸化ガリウムであることを特徴とする（１）又は（２）に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
（４）前記シェル部が、粒径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のアモルファス金属酸化物粒子が集積されて形成されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。  
（５）前記コア部が単結晶又は多結晶からなることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
（６）前記シェル部の厚さが０．５μｍ未満であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト。
（７）酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物の粉末と、酸化ガリウムの粉末と、炭素粉末と、を混合して混合粉末を調製する工程と、前記混合粉末を入れたボートをガス管中に配置してから、前記ガス管中に不活性ガス及び酸素ガスを流通させた状態で前記混合粉末を加熱する工程と、を有することを特徴とするコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法。
（８）前記ボート内の一端側に混合粉末を入れ、前記一端側を不活性ガスと酸素ガスの上流側となるように、ガス管中にボートを配置することを特徴とする（７）に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法。
（９）前記ボート内の他端側に成長用基板を配置することを特徴とする（７）又は（８）に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法。
（１０）（１）〜（６）のいずれかに記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトと、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの一端と他端にそれぞれ接続した一の電極と他の電極と、を有することを特徴とする湿度センサー。
（１１）前記一の電極と前記他の電極とに、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを２以上接続したことを特徴とする（１０）に記載の湿度センサー。
（１２）前記一の電極と前記他の電極のいずれか又は両方に別の電極を、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを介して接続したことを特徴とする（１０）又は（１１）に記載の湿度センサー。
（１３）前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトに歪みが加えられていることを特徴とする（１０）〜（１２）のいずれかに記載の湿度センサー。
（１４）（１）〜（６）のいずれかに記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトと、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの一端と他端にそれぞれ接続した一の電極と他の電極と、を有することを特徴とする歪みセンサー。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトは、平板状のコア部と、前記コア部を覆うように形成されたシェル部とからなる平板状の構造体であって、前記コア部が絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性の金属酸化物からなり、前記シェル部が酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物からなる構成なので、電流がほとんどシェル部を流れる構造である。また、シェル部の表面積が大きいので水分子の吸着量を多くでき、水分子の吸着により抵抗値を大きく変化させることができる。
【００１３】
本発明のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法は、酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物の粉末と、酸化ガリウムなどの金属酸化物の粉末と、炭素粉末と、を混合して混合粉末を調製する工程と、前記混合粉末を入れたボートをガス管中に配置してから、前記ガス管中に不活性ガス及び酸素ガスを流通させた状態で前記混合粉末を加熱する工程と、を有する構成なので、１段階の加熱プロセス内で絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性の金属酸化物からなるコア部及びシェル部を形成することができ、非常に容易に本発明のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを製造できる。これにより、製造コストを低減できるとともに、製造するコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの性能を安定化できる。
【００１４】
本発明の湿度センサー又は歪みセンサーは、先に記載のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトと、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの一端と他端にそれぞれ接続した一の電極と他の電極と、を有する構成である。前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトは、電流がほとんどシェル部を流れる構造であり、また、シェル部の表面積が大きいので水分子の吸着量を多くでき、水分子の吸着により抵抗値を大きく変化させることができる。このため、高感度の湿度センサー又は歪みセンサーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの一例を示す図であって、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ部拡大図であり、図１（ｄ）は、図１（ｃ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。
【図２】本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】本発明の実施形態である湿度センサーの一例を示す図であって、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。
【図４】本発明の実施形態である湿度センサーの一使用例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態である湿度センサーの別の一例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態である湿度センサーの更に別の一例を示す平面図である。
【図７】実施例１サンプルの走査電子顕微鏡像である。
【図８】実施例１サンプルのＸＲＤグラフである。
【図９】実施例１サンプルの走査電子線顕微鏡像（ａ）及びＥＤＸグラフ（ｂ）である。
【図１０】実施例１湿度センサーの構成を示す図である。
【図１１】実施例１湿度センサーの電圧−電流特性及び電流時間特性を示すグラフである。
【図１２】実施例１湿度センサーの異なる温度・湿度雰囲気に対する応答特性を示すグラフである。
【図１３】実施例１湿度センサーの感度（湿度下での電流値／乾燥下での電流値）の相対湿度依存性を示すグラフである。
【図１４】実施例１湿度センサーの特性を示すグラフであり、（ａ）は相対湿度７５％の下でのデバイスの電流の温度依存性であり、（ｂ）は温度変化（２０℃と３０℃）に対するデバイスの電流変化の繰り返し特性である。
【図１５】歪みを加えた実施例１湿度センサーの湿度変化に対応する電流値の時間変化を示したグラフである。
【図１６】図１６ａは、異なる歪みを印加した実施例１湿度センサーの電圧−電流特性を示すグラフであり、図１６ｂは、実施例１湿度センサーの歪み−電流特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト、その製造方法及び湿度センサーについて説明する。
（本発明の第１の実施形態）
＜コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト＞
まず、本発明の第１の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトについて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの一例を示す図であって、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ部拡大図であり、図１（ｄ）は、図１（ｃ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。
【００１８】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、図１（ａ）に示すように平面視略長方形状であり、図１（ｂ）に示すように軸方向に垂直な断面視略長方形状であり、平板状の構造体である。この平板状の構造体において、平面視略長方形状の長手方向を軸方向（長さ方向）とし、平面視略長方形状の短手方向を幅方向とする。また、軸方向に垂直な断面とは、前記構造体を厚さ方向に沿って切断したときの断面、すなわち、図１（ａ）においてコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１を紙面貫通方向に沿って切断したときの断面をいう。
【００１９】
コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の軸方向に垂直な断面は略長方形状だけでなく、略楕円形状であってもよい。
【００２０】
軸方向に垂直な断面の横縦比（Ｗ／Ｈ＝幅／厚さ）は約５とされている。これに限られるものではなく、軸方向に垂直な断面における最長径／最短径の比が２以上であることが好ましい。これにより、表面積を大きくして、水分子の吸着量を多くすることができる。また、デバイス化を容易にできる。さらにまた、構造の安定な湿度センサーや歪みセンサーなどのデバイスを得ることができる。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、軸中心にコア部３１が設けられており、コア部３１を覆うようにシェル部２１が設けられている。図では省略しているが、コア部３１は一端１１ａ側から他端１１ｂ側へと延伸されている。
【００２２】
コア部３１は平板状であり、絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性の金属酸化物、例えば、酸化ガリウムからなる。前記シェル部２１は酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物からなる。コア部３１が絶縁性又は高抵抗性の金属酸化物で形成されているので、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１に電流を流すと、電流のほとんどをシェル部２１に流すことができる。酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物からなるシェル部２１は、表面積が大きいので、水分子の吸着量を高くすることができる。このため、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、水分子を効果的に吸着させることができ、また、吸着した水分子によって、電流抵抗値をより大きく変化させることができる。絶縁性又は高抵抗性の金属酸化物が酸化ガリウムの場合には、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の構造をより安定化させることができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、抵抗率ρが０．０１ｋΩｃｍ未満の金属酸化物を導電性の金属酸化物とし、抵抗率ρが０．０１ｋΩｃｍ以上１ｋΩｃｍ未満の金属酸化物を低抵抗性の金属酸化物とし、抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上１００ｋΩｃｍ未満の金属酸化物を高抵抗性の金属酸化物とし、抵抗率ρが１００ｋΩｃｍ以上の金属酸化物を絶縁性の金属酸化物とした。
【００２４】
シェル部２１はアモルファス金属酸化物粒子からなることが好ましい。これにより、水分子を良く吸着させることができる。
【００２５】
図１（ｃ）及び（ｄ）に示すように、シェル部２１は、粒径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のアモルファス金属酸化物粒子４１が集積されてなる。  
【００２６】
これらのアモルファス金属酸化物粒子４１でシェル部２１を形成することにより、シェル部２１の表面を凹凸表面にでき、水分子を保持しやすくできるとともに、表面積をより一層大きくして水分子の吸着量を多くすることができる。これにより、水分子を表面により効率よく吸着させることができる。したがって、この材料を湿度センサーや歪みセンサーなどのデバイスに適用したときに、相対湿度の違いによる電流抵抗値を大きく変えることのできる、高感度な湿度センサーや歪みセンサーなどのデバイスとすることができる。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、シェル部２１の厚さＴは０．５μｍ未満であることが好ましい。これにより、アモルファス金属酸化物粒子４１が集積されてなる構造にできる。
【００２８】
コア部３１は、単結晶又は多結晶からなることが好ましい。これらにより、コア部３１の表面にシェル部２１を安定して形成できる。
＜コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法＞
次に、本発明の第１の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法について説明する。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法の一例を示す工程図であって、混合粉末加熱工程図である。
【００３０】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの製造方法は、混合粉末調製工程Ｓ１と、混合粉末加熱工程Ｓ２と、を有する。
（混合粉末調製工程Ｓ１）
混合粉末調製工程Ｓ１では、まず、酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物の粉末と、酸化ガリウムの粉末を、所望の組成に従い量りとり、炭素粉末とともに混合して混合粉末５１を調製する。以下、酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物と、酸化ガリウムとを併せて、単に、金属酸化物とも称する。
【００３１】
次に、混合粉末５１をボート５２内に入れる。なお、それぞれの粉末をボート５２内で混合しても良い。
【００３２】
炭素粉末としては、例えば、グラファイト粉末等を用いる。炭素粉末の量は、金属酸化物の量と同等程度とすることが好ましい。これにより、金属の揮発を安定化できる。
（混合粉末加熱工程Ｓ２）
図２に示すように、混合粉末加熱工程Ｓ２では、まず、前記混合粉末５１を入れたボート５２をガス管５４中に配置する。
【００３３】
図２に示すように、ボート５２内の一端５２ａ側に混合粉末を入れ、一端５２ａ側を不活性ガスと酸素ガスの上流側となるように、ガス管５４中にボート５２を配置することが好ましい。これにより、ボート５２内の他端５２ｂ側に、図１に示すようなコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１を生成させることができる。
【００３４】
図２に示すように、ボート５２内の他端５２ｂ側に成長用基板５３を配置することが好ましい。これにより、成長用基板５３の表面にコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１を生成させることができ、大きさ揃ったものとすることができる。なお、成長用基板５３は必須ではなく、成長用基板５３を用いない場合は、ボート５２内の他端５２ｂ側の縁等にコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１を生成させることができる。
【００３５】
次に、ガス管５４中に不活性ガス及び酸素ガスを矢印の方向に流通させる。
【００３６】
次に、ガス管５４中に不活性ガス及び酸素ガスを矢印の方向に流通させた状態で、ヒーター等の加熱手段５５ａ、５５ｂにより、混合粉末５１を加熱する。ここで、加熱温度を、金属酸化物が炭素粉末によって還元され金属が蒸発する温度に設定し、ガス状の金属（以下、金属ガスとも称する）が発生するように混合粉末５１を加熱すればよい。
【００３７】
混合粉末５１の加熱によって、炭素粉末と共存する金属酸化物が金属に還元され、この金属が気化・昇華すると、金属ガスが発生する。この金属ガスは、不活性ガスにより一端５２ａ側から他端５２ｂ側の方向に運ばれる。その過程において、金属ガスは酸素ガスと反応し、金属酸化物を生成する。
【００３８】
この金属酸化物の生成では、成長用基板５３又はボート５２内の他端５２ｂ側の縁に、酸化ガリウムからなるベルト状のコア部が形成される。
【００３９】
このベルト状のコア部の成長過程において、酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物からなるシェル部がコア部の結晶表面を覆うように形成され、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１が生成される。
【００４０】
これは、酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物よりも酸化ガリウムの方が融点が高いので、金属ガスと酸素ガスとの反応による金属酸化物の生成においては、酸化ガリウムが高い温度で先に結晶化が生じることによるものと考えられる。
【００４１】
以上により、１段階の加熱プロセス内でコア部及びシェル部を形成して、本発明の第１の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１が生成される。
＜湿度センサー＞
次に、本発明の第１の実施形態である湿度センサーについて説明する。
【００４２】
図３は、本発明の実施形態である湿度センサーの一例を示す図であって、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。
【００４３】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施形態である湿度センサー１１１は、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１と、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の一端１１ａと他端１１ｂにそれぞれ接続した一の電極１２２と他の電極１２３と、を有する。これらは、略矩形状の基板１２１上に形成されている。
【００４４】
略矩形状の基板１２１上に形成する構成に限られるものではなく、基板を用いない構成としてもよく、また、平面視円形状の基板を用いる構成としても良い。いずれの構成としても、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１に水分子を吸着させることができ、水分子の吸着によりコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の電流抵抗値を大きく変化させることができる。これにより、高感度の湿度センサーを提供できる。
【００４５】
基板としては、カプトンなどを用いることができる。
【００４６】
図４は、本発明の実施形態である湿度センサーの一使用例を示す図である。
【００４７】
図４に示すように、本発明の実施形態である湿度センサー１１１は、一の電極１２２と他の電極１２３に配線を介して電流計１３１及び電圧計１３２を接続して使用する。
【００４８】
湿度を測定する環境下に湿度センサー１１１を配置すると、環境内の湿度に応じて、金属酸化物コア／シェル−マイクロワイヤ１１の表面に一定の量の水分子が吸着する。これにより、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の電流抵抗値が変化する。このとき、電圧計を操作して一定電圧を印加し、一の電極１２２と他の電極１２３との間を流れる電流値の変化を測定することにより、電流抵抗値の変化から換算して、湿度を算出することができる。
【００４９】
コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１に歪みが加えられると、湿度の変化に対応する電流値の変化が、歪みが加えられていないものと比べて増大する。したがって、歪みが加えられているコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１を有する湿度センサーは、湿度センシング感度がより増大したものとなり、より高感度の湿度センサーを提供できる。
【００５０】
ここで、歪みとは、次のことをいう。コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１を長さＬの材料とすると、この材料に外力（引張力又は圧縮力）が加わると、これに対する応力が材料内部に発生する。この応力に比例した引張ひずみ又は圧縮ひずみが発生し、材料は、Ｌ＋△Ｌ又はＬ−△Ｌに変形する。このときのＬと△Ｌの割合を歪みという。歪みは、次式で表わすことができる。
【００５１】
ε＝△Ｌ／Ｌ
εは歪み、Ｌは材料の初めの長さ（外力が加わる前の材料の長さ）、△Ｌは外力による材料の長さの変化分を示す。
【００５２】
また、所定の湿度下で、異なる歪みが加えられたコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１に印加電圧を変えて電流値を測定すると、印加電圧と電流値が比例関係にある電圧−電流特性となる。後述する実施例で説明するが、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１に加えられる歪みの増加に伴って、電圧−電流特性の直線の傾きが増加する。これは、湿度センシング感度が歪みに比例して増大していることを意味する。したがって、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１に加えられる歪みが大きいほど、より高感度の湿度センサーを得ることができる。また、所定の湿度下でコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１に一定電圧印加し、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１に加える歪みを変えて、電流値を測定すると、歪みに比例して電流が増加する。コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１のゲージ因子（ゲージ率ともいう）Ｋは所定の値を有する。このため、この湿度センサーは、湿度と歪みを同時に測定できる特性を有する。また、湿度センサーで歪みを測定できることから、歪みゲージなど歪みセンサーとしても利用できる。
【００５３】
なお、ゲージ因子Ｋは、次式で求めることができる。
【００５４】
Ｋ＝（△Ｒ／Ｒ）／ε
Ｒは抵抗、△Ｒは歪みを受けたときに抵抗変化量を示す。
＜歪みセンサー＞
本発明の第１の実施形態である歪みセンサーについて説明する。
【００５５】
上述したように、湿度センサーで歪みを測定可能であることから、湿度センサーを歪みセンサーとして利用できる。歪みセンサーの構造は上記した湿度センサーの構造と同様である。このため、歪みセンサーの構造の説明を省略する。
【００５６】
歪みを測定にするには、まず、歪みセンサーを被測定箇所に薄い電気絶縁物を介して接着剤などで貼り付ける。被測定箇所に発生したひずみは、歪みセンサーのコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトに伝達され、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの抵抗値が変化する。このため、次に、この抵抗値の変化を測定することによって、被測定箇所の歪みを測定することができる。
【００５７】
歪みセンサーが基板を有する構成であり、この基板が電気絶縁体である場合には、電気絶縁物を介さずに、歪みセンサーを被測定箇所に貼り付けることもできる。この場合も、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの抵抗値の変化を測定することによって、被測定箇所の歪みを測定することができる。
（本発明の第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態である湿度センサーについて説明する。
【００５８】
図５は、本発明の実施形態である湿度センサーの別の一例を示す平面図である。
【００５９】
本発明の実施形態である湿度センサー１１２は、一の電極１２２と他の電極１２３とに、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の他に更にコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト２１１〜２１４が４つ接続されている他は本発明の第１の実施形態である湿度センサー１１１と同様の構成とされている。
【００６０】
具体的には、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト２１１〜２１４は、図では省略しているが、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１と同様の幅、長さ、厚さを有している。
【００６１】
コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト２１１〜２１４は、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１と平行となるように、かつ、等間隔となるように配置されている。
【００６２】
このように、一の電極１２２と他の電極１２３とに、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを２以上接続した構成としても良い。これにより、一の電極１２２と他の電極１２３の間にコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを複数並列に接続したマルチベルト湿度センサーとすることができ、単位面積当たりの水分子の吸着量を高め、より高感度の湿度センサーとすることができる。
（本発明の第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態である湿度センサーについて説明する。
【００６３】
図６は、本発明の実施形態である湿度センサーの更に別の一例を示す平面図である。
【００６４】
本発明の実施形態である湿度センサー１１３は、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１で接続された一の電極１２５と他の電極１２６において、一の電極１２５に別の電極１２４をコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト２１１を介して接続し、他の電極１２６に別の電極１２７をコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト２１４を介して接続した他は本発明の第２の実施形態である湿度センサー１１２と同様の構成とされている。
【００６５】
コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト２１１、２１４は、図では省略しているが、金属酸化物コア／シェル−マイクロワイヤ１１と同様の幅、長さ、厚さを有している。
【００６６】
金属酸化物コア／シェル−マイクロワイヤ２１１、２１４は、金属酸化物コア／シェル−マイクロワイヤ１１と平行となるように、かつ、等間隔となるように配置されている。
【００６７】
このように、一の電極１２５と前記他の電極１２６のいずれか又は両方に別の電極を、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを介して接続した構成としても良い。これにより、一の電極１２５と他の電極１２６のいずれか又は両方にコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを複数直列に接続したマルチベルト湿度センサーとすることができ、単位面積当たりの水分子の吸着量を高め、より高感度の湿度センサーとすることができる。
【００６８】
更に、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを複数直列に接続するとともに、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを複数並列に接続したマルチベルト湿度センサーとしてもよい。これにより、水分子の吸着量をさらに高めることができ、より高感度にすることができる。
【００６９】
図１に示したように、本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、平板状のコア部３１と、コア部３１を覆うように形成されたシェル部２１とからなる平板状の構造体であって、コア部３１が絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性の金属酸化物からなり、シェル部２１が酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物からなる構成なので、電流がほとんどシェル部を流れる構造である。また、シェル部の表面積が大きいので水分子の吸着量を多くでき、水分子の吸着により抵抗値を大きく変化させることができる。
【００７０】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、軸方向に垂直な断面が略長方形状又は略楕円形状であり、軸方向に垂直な断面における最長径／最短径の比が２以上である構成なので、表面積を大きくして、水分子の吸着量を多くできる。また、構造の安定した湿度センサーや歪みセンサーなどのデバイスを形成できる。
【００７１】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、前記絶縁性又は高抵抗性の金属酸化物が酸化ガリウムである構成なので、構造を安定化させることができる。したがって、構造の安定した湿度センサーや歪みセンサーなどのデバイスを形成できる。
【００７２】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、シェル部２１が、粒径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のアモルファス金属酸化物粒子が集積されて形成されている構成なので、凹凸表面として水分子をより吸着しやすい。また、表面積をより大きくして、水分子の吸着量を多くできる。  
【００７３】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、コア部３１が単結晶又は多結晶からなる構成なので、粒径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のアモルファス金属酸化物粒子が集積されてなるシェル部２１を結晶表面に形成できる。また、コア部３１の表面にシェル部２１を安定して形成することができる。したがって、構造の安定した湿度センサーや歪みセンサーなどのデバイスを形成できる。
【００７４】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１は、シェル部２１の厚さが０．５μｍ未満である構成なので、粒径が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のアモルファス金属酸化物粒子が集積されてなるシェル部２１を結晶表面に形成できる。
【００７５】
図２に示したように、本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の製造方法は、酸化すず、酸化亜鉛又は酸化インジウムのいずれか一又は二以上の金属酸化物の粉末と、酸化ガリウムの金属酸化物の粉末と、炭素粉末と、を混合して混合粉末５１を調製する工程と、混合粉末５１を入れたボート５２をガス管５４中に配置してから、ガス管５４中に不活性ガス及び酸素ガスを流通させた状態で混合粉末５１を加熱する工程と、を有する構成なので、１段階の加熱プロセス内でコア部及びシェル部を形成することができ、非常に容易に本発明のコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを製造できる。これにより、製造コストを低減できるとともに、製造するコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの性能を安定化できる。
【００７６】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の製造方法は、ボート５２内の一端５２ａ側に混合粉末５１を入れ、一端５２ａ側を不活性ガスと酸素ガスの上流側となるように、ガス管５４中にボート５２を配置する構成なので、ボート５２の他端５２ｂ側にコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを製造できる。
【００７７】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の製造方法は、ボート５２内の他端５２ｂ側に成長用基板５３を配置する構成なので、ボート５２の他端５２ｂ側の成長用基板５３に大きさの揃ったコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトを製造できる。
【００７８】
図３に示したように、本発明の実施形態である湿度センサー１１１は、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１と、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１の一端１１ａと他端１１ｂにそれぞれ接続した一の電極１２２と他の電極１２３と、を有する構成である。前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトは、電流がほとんどシェル部を流れる構造であり、また、シェル部の表面積が大きいので水分子の吸着量を多くでき、水分子の吸着により抵抗値を大きく変化させることができる。このため、高感度の湿度センサーを提供できる。特に、前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトに歪みが加えられている場合には、湿度センシング感度が増大し、より高感度の湿度センサーを提供できる。
【００７９】
図５に示したように、本発明の実施形態である湿度センサー１１２は、一の電極１２２と他の電極１２３とに、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１、２１１〜２１４を２以上接続した構成なので、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１、２１１〜２１４を複数並列に接続したマルチベルト湿度センサーにでき、水分子の吸着量をさらに高めることができ、より高感度にすることができる。
【００８０】
図６に示したように、本発明の実施形態である湿度センサー１１３は、一の電極１２５と他の電極１２６のいずれか又は両方に別の電極１２４、１２７を、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト２１１、２１４を介して接続した構成なので、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト１１、２１１、２１４を複数直列に接続したマルチベルト湿度センサーにでき、水分子の吸着量をさらに高めることができ、より高感度にすることができる。
【００８１】
本発明の実施形態である歪みセンサーは、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトと、コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトの一端と他端にそれぞれ接続した一の電極と他の電極と、を有する構成である。前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトは、電流がほとんどシェル部を流れる構造であり、また、シェル部の表面積が大きいので水分子の吸着量を多くでき、水分子の吸着により抵抗値を大きく変化させることができる。さらにまた、所定の湿度下で前記コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルトに一定電圧と歪みを印加すると、歪みに比例して電流が増加し、抵抗値が変化する。このため、高感度の歪みセンサーを提供できる。
【００８２】
本発明の実施形態であるコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト、その製造方法、湿度センサー及び歪みセンサーは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００８３】
（実施例１）
［実施例１サンプル生成］
まず、酸化すずＳｎＯ２（純度９９．９９９％）の粉末、酸化ガリウムβ−Ｇａ２Ｏ３（純度９９．９９９％）の粉末、及びグラファイト粉末を１：１：２の質量比で混ぜた混合粉末を調製した。
【００８４】
次に、図２に示した装置構成において、混合粉末をセラミックボート内に入れ、ガス管中にセラミックボートを配置し、ガス管中を減圧した。
【００８５】
次に、減圧下、ガス管の一部を加熱するように取り付けられた電気炉を用いて、混合粉末を２００℃１０分間加熱した。これにより、水及び不純物を取り除いた。
【００８６】
次に、９９０℃に温度を上げ、下記生成条件で、１回の加熱過程でセラミックボートの縁に酸化ガリウム／酸化すずのコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト（実施例１サンプル）を生成した。
【００８７】
生成条件は、不活性ガスとしてはアルゴンガスを用い、アルゴンガス流量、酸素ガス流量、加熱温度を所定の値として、加熱時間６０ｍｉｎとした。つまり、アルゴンガス流量に対して酸素ガス流量が４％となるように調整した。ガス圧力は９．０×１０２Ｐａとした。降温は自然放置し、室温とした。
［実施例１サンプル評価］
まず、実施例１サンプルの走査電子顕微鏡観察を行った。
【００８８】
図７は実施例１サンプルの走査電子顕微鏡像であって、図７（ａ）は低倍率像、であり図７（ｂ）は高倍率像であり、図７（ｂ）の挿入図は、更に高倍率像である。
【００８９】
図７に示すように、実施例１サンプルは、厚さは１．０〜２．０μｍ、幅は５〜２０μｍの長方形状の断面積を持ち、長さが数１００μｍから２ｃｍの構造体であり、板状の構造を持つ。生成した実施例１サンプルの中では、厚さが１．５μｍ、幅が１０μｍの長方形状の断面積を持ち、長さが１ｃｍの構造体が最も多かった。
【００９０】
図７（ｂ）から分かるように、実施例１サンプルは、コア部を厚みの薄いシェル部が覆うコア／シェル構造を有していた。
【００９１】
また、図７（ｂ）挿入図に示すように、シェル部は粒子が集積して構成され、大きな凹凸表面を有していた。
【００９２】
次に、Ｘ線回折、エネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＸ）、ＸＰＳを用いた構造解析より、コア／シェル構造を確認した。
【００９３】
図８は、実施例１サンプルのＸＲＤグラフである。ＳｎＯ２のピークは見られず、β−Ｇａ２Ｏ３でのピークのみであった。これにより、ＳｎＯ２はアモルファスであると判断した。
【００９４】
図９は、実施例１サンプルの走査電子線顕微鏡像（ａ）及びＥＤＸグラフ（ｂ）である。図９（ｂ）のＥＤＸグラフは、図９（ａ）のｌｉｎｅ  ｓｃａｎにおけるものである。
【００９５】
図９（ｂ）のＥＤＸグラフから分かるように、コア部はβ−Ｇａ２Ｏ３であった。また、表面のシェル部はアモルファスＳｎＯ２で構成されていた。
［実施例１湿度センサーの作製］
まず、１ｃｍ２、厚さ５００μｍのカプトン基板を用意した。
【００９６】
次に、前記基板の一面上に、板状の構造を持ち、厚さが１．５μｍ、幅が１０μｍの長方形状の断面積を持ち、長さが１ｃｍの実施例１サンプルを配置した。
【００９７】
次に、幅２００μｍのテープを用意し、実施例１サンプルの軸方向と垂直な方向となるようにして前記テープを実施例１サンプルの中心部分の上から前記基板の一面に貼り付けて、実施例１サンプルを固定した。
【００９８】
次に、金属蒸着法により、前記基板の一面にＡｕを蒸着した。
【００９９】
次に、テープをはがし、Ａｕを２つの金属電極とする湿度センサー（実施例１湿度センサー）を作製した。
【０１００】
図１０は、実施例１湿度センサーの構成を示す図である。
［実施例１湿度センサーの評価］
乾燥空気中と相対湿度７５％中のそれぞれの環境中で、温度は２５℃としたときの実施例１湿度センサーの電圧−電流特性を測定した。
【０１０１】
図１１は、実施例１湿度センサーの電圧−電流特性及び電流時間特性を示すグラフである。図１１（ｂ）は、具体的には、乾燥−湿度７５％の繰り返し変化に対するデバイスの応答特性を示すグラフである。
【０１０２】
図１１（ａ）に示すように、電流値は乾燥空気中では全く変化しなかった一方、高湿度雰囲気中で大きく増加した。図１１（ａ）の乾燥空気中のＩ−Ｖ特性により得られる抵抗値から、抵抗率が２０ｋΩｃｍと算出された。これにより、実施例１湿度センサーが絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性であり、実施例１湿度センサーを構成するＧａ２Ｏ３及びＳｎＯ２のいずれもが絶縁性又は抵抗率ρが１ｋΩｃｍ以上の高抵抗性であることが分かった。
【０１０３】
また、図１１（ｂ）に示すように、デバイスを置いたチャンバーの相対湿度（ＲＨ）を乾燥と相対湿度７５％とに変えた場合、湿度の変化に対応して電流値が再現性良く変化した。
【０１０４】
図１２は、実施例１湿度センサーの異なる温度・湿度雰囲気に対する応答特性を示すグラフであり、（ａ）１２℃、（ｂ）２０℃、（ｃ）３０℃、（ｄ）３８℃におけるグラフである。
【０１０５】
図１２に示すように、１２℃、２０℃、３０℃、３８℃における１５％から７５％の範囲での湿度変化に対応する素早い電流変化を観測した。
【０１０６】
また、温度を変えて測定すると、低温（１２℃）で水分子の吸着に伴う電流変化は最大になり、温度の増加と共に電流変化が小さくなった。
【０１０７】
図１３は、実施例１湿度センサーの感度（湿度下での電流値／乾燥下での電流値）の相対湿度依存性を示すグラフである。
【０１０８】
図１３に示すように、湿度雰囲気中で測定した電流値を乾燥空気中での電流値で規格化したものを感度と定義すると、相対湿度の変化に伴い、１０２〜１０６という大きな感度変化が得られた。引用文献３に記載の酸化物すずワイヤを用いた湿度センサーに比べて大きな感度を持つ優れた湿度センサーであった。
【０１０９】
図１４は、実施例１湿度センサーの特性を示すグラフであり、（ａ）は相対湿度７５％の下でのデバイスの電流の温度依存性であり、（ｂ）は温度変化（２０℃と３０℃）に対するデバイスの電流変化の繰り返し特性である。
【０１１０】
図１４（ａ）に示すように、実施例１湿度センサーの温度変化に伴う電流変化は温度変化に応じて大きく変化した。また、図１４（ｂ）に示すように、実施例１湿度センサーは温度に対して可変な温度スイッチとして再現性のある安定動作をした。
【０１１１】
図１５は、歪みを加えた実施例１湿度センサーの湿度変化に対応する電流値の時間変化を示したグラフである。この図では、歪みが０％の実施例１湿度センサーと歪みが０．７７％の実施例１湿度センサーについて、湿度雰囲気を乾燥空気（湿度＝約５％）から高湿度状態（５５％、６５％、７５％）に変えたときの電流応答特性を時間に対してプロットしている。
【０１１２】
図１５に示すように、歪みが加えられた実施例１湿度センサーは、歪みが加えられていない実施例１湿度センサーと比べて、電流変化が増大した。この結果は、歪みを加えることで湿度センシング感度が増大することを示している。したがって、歪みが加えられた実施例１湿度センサーは、歪みが加えられていない実施例１湿度センサーと比べて、より高感度の湿度センサーであることが確認できた。
【０１１３】
図１６ａは、異なる歪みを印加した実施例１湿度センサーの電圧−電流特性を示すグラフであり、図１６ｂは、実施例１湿度センサーの歪み−電流特性を示すグラフである。
【０１１４】
図１６ａに示すように、２４℃、湿度７５％ＲＨで印加電圧を変えて測定した実施例１湿度センサーの電流値は印加電圧と比例する。また、この図は、実施例１湿度センサーの歪みの増加に伴って、電圧−電流特性の直線の傾きが増加したことを示している。この結果は、湿度センシング感度が歪みに比例して増大することを示している。したがって、加えられる歪みが大きいほど、より高感度の湿度センサーを得ることができる。また、２４℃、湿度７５％ＲＨ、印加電圧１０Ｖで、歪みを変えて実施例１湿度センサーの電流値を測定すると、図１６ｂに示すように、歪みに比例する形で電流が増加する。ゲージ因子Ｋを求めると、−４１という値が得られた。したがって、実施例１湿度センサーは、湿度と歪みを同時に測定できる特性を有することが確認された。この実施例１湿度センサーで歪みを測定できることから、歪みセンサーとして利用できることも確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、水分子を吸着しやすい表面を有し、また、水分子の吸着量が高く、水分子の吸着により、抵抗値を大きく変化させることが可能なコア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト、その容易な製造方法、高感度の湿度センサー及び歪みセンサーに関するものであり、センサー産業等において利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１１６】
１１、２１１、２１２、２１３、２１４…コア／シェル構造金属酸化物マイクロベルト、１１ａ…一端、１１ｂ…他端、２１…シェル部、３１…コア部、４１…アモルファス金属酸化物粒子、５１…混合粉末、５２…ボート、５２ａ…一端、５２ｂ…他端、５３…成長用基板、５４…ガス管、５５ａ、５５ｂ…ヒーター（加熱手段）、１２１…基板、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７…電極、１３１…電流計、１３２…電圧計。
【図１】
2013250256.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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