氢传感器、氢检测方法以及氢检测装置与流程

1.本公开涉及氢传感器、氢检测方法以及氢检测装置。


背景技术：

2.专利文献1以及2公开了检测包含氢原子的气体分子的气体传感器。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开第2017/037984号
6.专利文献2：日本特开2017－22938号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.然而，根据现有技术，存在特别是对于低浓度的氢的检测性能差这一问题。
9.因此，本公开提供使对于低浓度的氢的检测性能提高的氢传感器、氢检测方法以及氢检测装置。
10.用于解决课题的手段
11.本公开一形态的氢传感器，具备：面状的第一电极；面状的第二电极，与所述第一电极对置地形成，具有露出部分；金属氧化物层，被所述第一电极以及所述第二电极的对置的两个面夹着，根据氢而电阻变化；两个端子，与所述第二电极连接；以及驱动电路，在通过向所述两个端子间施加电压而在所述露出部分流过电流的状态下，通过检测所述第一电极与所述第二电极之间的电阻值的降低，或者，通过检测所述两个端子间的电阻值的降低，来检测含有氢原子的气体。
12.此外，本公开一形态的氢检测方法，是氢传感器中的氢检测方法，在所述氢传感器中，具备：面状的第一电极；面状的第二电极，与所述第一电极对置地形成，具有露出部分；金属氧化物层，被所述第一电极以及所述第二电极的对置的两个面夹着，根据氢而电阻变化；以及两个端子，与所述第二电极连接，在所述第二电极的平面图中所述两个端子在夹着所述露出部分的位置与所述第二电极连接，在所述氢检测方法中，通过对所述两个端子间施加电压而在所述露出部分流过电流，通过检测所述第一电极与所述第二电极之间的电阻值的降低，或者，通过检测所述两个端子间的电阻值的降低，来检测含有氢原子的气体。
13.此外，本公开一形态的氢检测装置，具备：面状的第一电极；面状的第二电极，与所述第一电极对置地形成，具有露出部分；金属氧化物层，被所述第一电极以及所述第二电极的对置的两个面夹着，根据氢而电阻变化；两个端子，与所述第二电极连接；以及驱动电路，在通过向所述两个端子间施加电压而在所述露出部分流过电流的状态下，通过检测所述第一电极与所述第二电极之间的电阻值的降低，或者，通过检测所述两个端子间的电阻值的降低，来检测含有氢原子的气体。
14.发明效果
15.本公开的氢传感器、氢检测方法以及氢检测装置能够使对于低浓度的氢的检测性能提高。
附图说明
16.图1a是表示实施方式1中的氢传感器的构成例的剖面图。
17.图1b是表示实施方式1中的氢传感器的构成例的俯视图。
18.图2是表示实施方式1中的包含实施氢检测方法的驱动电路以及氢传感器的氢检测装置成例的框图。
19.图3是表示实施方式1中的基于驱动电路的使用了氢传感器的氢检测方法的流程图。
20.图4是表示比较例的氢传感器的实验结果的图。
21.图5是表示实施方式1中的氢传感器的实验结果的图。
22.图6是表示实施方式1中的氢传感器的实验结果的图。
23.图7是表示实施方式2中的氢传感器的构成例的剖面图。
24.图8是表示比较例的氢传感器的实验结果的图。
25.图9是表示实施方式2中的氢传感器的实验结果的图。
26.图10是表示实施方式3中的氢传感器的构成例的剖面图。
27.图11是表示比较例的氢传感器的实验结果的图。
28.图12是表示实施方式3中的氢传感器的实验结果的图。
具体实施方式
29.以下，参照附图具体地说明实施方式。
30.另外，以下说明的实施方式，均示出总括性或具体例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一个例子，并非旨在限定本公开。
31.(实施方式1)
32.[1.1氢传感器1的构成]
[0033]
图1a是表示实施方式1的氢传感器1的构成例的剖面图。图1b是表示实施方式1中的氢传感器1的构成例的俯视图。另外，图1a表示观察图1b的ia－ia切断线的箭头方向的示意剖面。
[0034]
如图1a以及图1b所示，氢传感器1的主要部分包含第一电极103、金属氧化物层104、第二电极106、及第一端子111、第二端子112以及第三端子113。此外，氢传感器1的主要部分被绝缘膜102、绝缘膜107a～107c、绝缘膜109a、109b覆盖。但是，在这些绝缘膜设有开口106a、开口111a、开口112a、开口113a。
[0035]
第一电极103是面状的电极，具有两个面。第一电极103的两个面中的一个面(即图1a的上表面)与金属氧化物层104相接，另一个面(即图1a的下表面)与绝缘膜107b以及通孔108相接。第一电极103在图1b中是与第二电极106相同的大小的矩形状。第一电极103例如可以由钨、镍、钽、钛、铝、氮化钽、氮化钛等，与构成金属氧化物的金属相比标准电极电位更低的材料构成。标准电极电位其值越高越示出难以氧化的特性。图1a的第一电极103例如由
氮化钽(tan)、或氮化钛(tin)、或它们的层叠形成。
[0036]
金属氧化物层104被第一电极103以及第二电极106的对置的两个面夹着，由作为具有气敏性的电阻膜的金属氧化物构成，具有与第二电极106所接触的气体中的含氢气体的有无相应地可逆地变化的电阻值。金属氧化物层104只要具有根据氢而电阻变化的性质即可。金属氧化物层104由缺氧型的金属氧化物构成。金属氧化物层104的母体金属可以从钽(ta)、铪(hf)、钛(ti)、锆(zr)、铌(nb)、钨(w)、镍(ni)、铁(fe)等过渡金属与铝(al)中至少选择一个。过渡金属能够为多个氧化状态，因此，能够通过氧化还原反应来实现不同的电阻状态。这里，金属氧化物的“缺氧度”是指该金属氧化物中的氧的不足量相对于由与该金属氧化物相同的元素构成的化学计量成分的氧化物中的氧的量之比例。这里，氧的不足量是指从化学计量成分的金属氧化物中的氧的量减去该金属氧化物中的氧的量的值。如果在由与该金属氧化物相同的元素构成的化学计量成分的金属氧化物可存在多个的情况下，该金属氧化物的缺氧度基于这些化学计量成分的金属氧化物中的具有最高的电阻值的一个而定义。化学计量成分的金属氧化物与其他成分的金属氧化物相比更加稳定并且具有更高的电阻值。例如，在金属氧化物层104的母体金属是钽(ta)的情况下，基于上述的定义的化学计量成分的氧化物是ta2o5，因此，能够表现为tao2.5。tao2.5的缺氧度是0％，tao1.5的缺氧度是(2.5－1.5)/2.5＝40％。此外，氧过剩的金属氧化物的缺氧度为负值。另外，本公开中，只要没有特别限制，缺氧度可以取正值、0、或者负值。缺氧度小的氧化物更加接近化学计量成分的氧化物因此电阻值较高，缺氧度大的氧化物更加接近构成氧化物的金属因此电阻值较低。
[0037]
图1a所示的金属氧化物层104具有与第一电极103相接的第一层104a、与第一层104a和第二电极106相接的第二层104b、以及绝缘分离层104i。第二层104b的缺氧度比第一层104a小。例如，第一层104a是taox。第二层104b是缺氧度比第一层104a小的ta2o5。此外，金属氧化物层104在第一电极103的平面图中的外周具有绝缘分离层104i。
[0038]
这里，平面图是指从处于图1a的层叠方向的视点观察本发明的氢传感器1，换言之，是指从处于面状的第一电极103、面状的第二电极106等中的某一个面的法线方向的视点观察，例如，是指图1b所示的观察氢传感器1的上表面的情况。
[0039]
这样的金属氧化物层104的电阻状态根据与第二电极106接触的含氢气体而电阻值变小。详细来说，在作为检测对象的气体中存在含氢气体时，在第二电极106中，从含氢气体解离氢原子。解离出的氢原子侵入到金属氧化物层104内，形成杂质能级。特别是，集中于与第二电极之间的界面附近，表观上使第二层104b的厚度减薄。其结果，金属氧化物层104的电阻值降低。
[0040]
第二电极106是具有氢解离性的面状的电极，具有两个面。第二电极106的两个面中的一个面(即图1a的下表面)与金属氧化物层104相接，另一个面(即图1a的上表面)与金属层106s以及外气相接。第二电极106在开口106a内具有露出与外气的露出部分106e。第二电极106例如由铂(pt)、铱(ir)、钯(pd)、或者镍(ni)，或者是包含它们中的至少一个的合金等具有从含有氢原子的气体分子解离氢原子的催化剂作用的材料构成。图1a的第二电极106设为铂(pt)。第二电极106与两个端子，即第一端子111与第二端子112连接。
[0041]
第一端子111经由通孔108与第二电极106连接。
[0042]
第二端子112经由通孔108与第二电极106连接。第一端子111以及第二端子112经
由开口111a、112a与驱动氢传感器1的外部的驱动电路连接。
[0043]
第一端子111与第二端子112如图1b所示配置于在第二电极106的平面图中夹着露出部分106e的位置。通过该配置，在第一端子111与第二端子112之间施加规定的电压，从而将第二电极106的露出部分106e通电，即，在露出部分106e流过电流。该第二电极106的露出部分106e的通电可以认为是使露出部分106e的氢解离作用活性化。另外，规定的电压也可以是具有相互相反的极性的电压。
[0044]
氢传感器1通过在露出部分106e的通电中，包含氢原子的气体分子与露出部分106e接触，从而使第一端子111与第二端子112之间的电阻值变化。通过上述的驱动电路检测该电阻值的变化，来检测包含氢原子的气体分子。
[0045]
第三端子113经由开口113a、通孔108、布线114以及通孔108与第一电极103连接。第三端子113经由开口113a与驱动氢传感器1的外部的驱动电路连接。氢传感器1通过在露出部分106e的通电中，包含氢原子的气体分子与露出部分106e接触，从而使第一电极103以及所述第二电极106之间的电阻变化。换言之，氢传感器1通过在露出部分106e的通电中，包含氢原子的气体分子与露出部分106e接触，从而使第一端子111或者第二端子112与第三端子113之间的电阻值变化。通过上述的驱动电路检测该电阻值的变化，也检测包含氢原子的气体分子。
[0046]
另外，覆盖氢传感器1的主要部分的绝缘膜102、绝缘膜107a～107c、绝缘膜109a、109b由硅氧化膜、硅氮化膜等形成。
[0047]
此外，在开口106a以外的第二电极106的上表面形成有金属层106s。金属层106s例如以tialn为材料，作为通孔108形成用的蚀刻终止层而形成，但并不是必须的。
[0048]
此外，第一电极103、金属氧化物层104以及第二电极106的层叠体是能够作为可变电阻存储器(reram)的存储元件而利用的构成。在可变电阻存储器中，利用金属氧化物层104可取的状态中的高电阻状态与低电阻状态这两个状态而作为数字存储元件。在本公开的氢传感器1中，利用了金属氧化物层104的可取的状态中的高电阻状态。
[0049]
另外，在图1a中，示出了金属氧化物层104是由以taox为材料的第一层104a与以缺氧度较小的ta2o5为材料的第二层104b构成的双层构成的例子，但也可以是以缺氧度较小的ta2o5或者taox为材料的一层构成。
[0050]
[1.2氢检测方法以及氢检测装置]
[0051]
接着，对使用了氢传感器1的氢检测方法以及氢检测装置进行说明。
[0052]
图2是表示实施方式1中的包含实施氢检测方法的驱动电路200以及氢传感器1的氢检测装置2的构成例的框图。在图2中，氢检测装置2具备驱动电路200与氢传感器1。驱动电路200通过与氢传感器1的第一端子111、第二端子112、第三端子113连接的至少三根布线而与氢传感器1连接。驱动电路200例如由具有cpu、rom、ram的微机构成。至少三根布线与微机的端口连接。
[0053]
图3是表示基于驱动电路200的使用了氢传感器1的氢检测方法的流程图。在该图中，首先，驱动电路200开始第一端子111与第二端子112之间的通电(s1)。即，驱动电路200在第一端子111与第二端子112之间施加规定的电压。例如，第一端子111与第二端子112被施加逆极性的电压 v1与－v1。由此，对第二电极106的露出部分106e通电的电流例如可以是数ma到数10ma。
[0054]
接着，驱动电路200测定第一端子111与第二端子112之间的电阻值rh(s2)，而且，测定第一端子111或者第二端子112与第三端子113之间的电阻值rv(s3)。而且，驱动电路200判定测定的电阻值rh是否小于阈值th1，此外，判定测定的电阻值rv是否小于阈值th2(s4)。判定的结果，在判定为电阻值rh与电阻值rv中的至少一方小时，判定为“有氢”(s5)，在相反时判定为“无氢”(s6)。
[0055]
驱动电路200例如也可以基于从数100m秒到数秒的一定周期重复步骤s2至步骤s6。
[0056]
另外，在图3中，示出了在第一端子111与第二端子112之间始终通电的例子，但也可以仅在步骤s2以及步骤s3的处理中进行通电。
[0057]
此外，步骤s5中，也可以在判定为电阻值rh与电阻值rv的双方小于各自的阈值时，判定为“有氢”。
[0058]
此外，也可以省略步骤s2与步骤s3中一方，仅将电阻值rh与电阻值rv中的某一方用于判定。
[0059]
[1.3实验数据]
[0060]
接着，使用实验数据对实施方式1的氢传感器1的动作进行说明。
[0061]
图4是表示比较例的氢传感器的实验数据的图。比较例的氢传感器是与实施方式1的氢传感器1相比不具备第二端子112的构成，或者是在实施方式1的氢传感器1中使第一端子111与第二端子112短路的构成。在图4中，横轴表示时间。纵轴表示第三端子113与第一端子111之间的电流i3，即在第一电极103与第二电极106之间流动的电流i3。测定条件是在第三端子113与第一端子111之间通常施加1.2v的电压，每1秒施加50m秒的－2.2v的电压。此外，在从时刻0秒至300秒的期间，第二电极106的露出部分106e与包含0％氢的气体接触。在从时刻300秒至600秒的期间，第二电极106的露出部分106e与包含1.2％氢的气体接触。在从时刻600秒至900秒的期间，第二电极106的露出部分106e与包含0％氢的气体接触。
[0062]
在该测定条件下，比较例的氢传感器如图4所示，与氢的有无无关地，电流i3恒定。即，比较例的氢传感器没有响应于包含1.2％氢的气体，而没能检测氢。
[0063]
图5是表示实施方式1中的氢传感器1的实验结果的图。图5的横轴表示与图4相同的时间轴。纵轴表示第三端子113与第一端子111之间的电流i3，即在第一电极103与第二电极106之间流动的电流i3。测定条件与图4相比追加了在第一端子111与第二端子112之间通电。即，在图5中，第一端子111与第二端子112之间流有约11ma的电流。
[0064]
该测定条件下的实施方式1的氢传感器1在从时刻300秒至600秒的区间中，电流i3比其他区间增加。即，在从时刻300秒至600秒的区间，从与第二电极106的露出部分106e接触的气体解离氢原子，解离出的氢原子侵入到金属氧化物层104内，形成杂质能级，使金属氧化物层104的电阻值降低。其结果，在从时刻300秒至600秒的区间，电流i3增加。而且，在从时刻600秒至900秒的区间，上一个区间的电流i3减少。根据图5，响应于氢的有无而第一端子111与第三端子113之间的电流增减。可知氢传感器1的氢检测性能比图4的氢传感器提高。
[0065]
图6是表示实施方式1中的氢传感器1的实验结果的图。图6的横轴表示与图4相同的时间轴。纵轴与图5不同，表示第一端子111与第二端子112之间的电流i1。测定条件与图5相同。但是，在第一端子111与第二端子112例如施加 0.1v与－0.1v等逆极性的电压，通电
约11ma的电流。另外，通电电流的值根据第二电极106的电阻值而决定。
[0066]
在该测定条件下，实施方式1的氢传感器1的电流i1在从时刻300秒至600秒的区间比其他区间增加。而且，在从时刻600秒至900秒的区间，电流i1比上一个区间减少。根据图6，响应于氢的有无而第一端子111与第二端子112之间的电流增减。
[0067]
若比较图4、图5以及图6，可知通过使第一端子111与第二端子112之间通电，从而氢检测能力提高。并且，通过露出部分106e与氢接触，除了第一端子111与第三端子113之间的电阻减少之外，第一端子111与第二端子112之间的电阻也减少。换言之，能够进行两种方式的氢检测。即，基于第一端子111与第二端子112之间的电阻变化的氢检测、以及基于第一端子111与第三端子113之间的电阻变化的氢检测这两种。
[0068]
如以上说明，实施方式1的氢传感器1具备：面状的第一电极103；面状的第二电极106，与第一电极103对置地形成，具有露出部分106e；金属氧化物层104，被第一电极103以及第二电极106的对置的两个面夹着，根据氢而电阻变化；以及第一端子111以及第二端子112，作为与第二电极106连接的两个端子。
[0069]
据此，具备用于使第二电极106自身通电的两个端子，因此，能够通过通电使氢检测性能提高。
[0070]
这里，两个端子即第一端子111以及第二端子112也可以在面状的第二电极的平面图中位于夹着露出部分106e的位置。
[0071]
据此，能够在与气体接触的露出部分106e流过电流，并能够使高效地氢检测性能的提高。
[0072]
这里，两个端子111、112也可以通过被施加规定的电压来使露出部分106e通电。
[0073]
这里，两个端子也可以被施加具有相互相反的极性的电压作为规定的电压。
[0074]
据此，能够使施加于露出部分106e的中央部分的电压为实质0v，并能够高效地使氢检测性能提高。
[0075]
这里，氢传感器1也可以通过在露出部分的通电中，包含氢原子的气体分子与露出部分106e接触，从而第一电极103以及第二电极106之间的电阻变化。
[0076]
据此，作为第一电极103以及第二电极106之间的电阻变化而能够检测氢。
[0077]
这里，氢传感器1也可以通过在露出部分106e的通电中，包含氢原子的气体分子与露出部分106e接触，从而两个端子间的电阻变化。
[0078]
据此，作为第一端子111与第二端子112这两个端子间的电阻变化而能够检测氢。
[0079]
这里，也可以具备：第一通孔，被连接于第一电极103的主面中的与金属氧化物层104相反侧的主面，在面状的第二电极106的平面图中与露出部分106e具有重叠；以及连接端子(即第三端子113)，与第一通孔连接。
[0080]
这里，也可以是，两个端子经由与第二电极106连接的两个第二通孔而与第二电极106连接，第一通孔位于两个第二通孔的中央部分。
[0081]
根据该构成，在通电的露出部分106e的周围大致对称地配置第一端子111以及第二端子112，因此，能够将第一电极103与第二电极106之间的主要电流路径形成于露出部分106e的中央部分。这样，能够使氢检测性能提高。
[0082]
这里，也可以是，金属氧化物层104具有与第一电极相接的第一层104a、以及与第一层104a和第二电极相接的第二层104b，第二层的缺氧度比第一层104a小。
[0083]
据此，能够进一步提高对于在第二电极106解离出的氢原子的第二层104b的气敏性。
[0084]
此外，实施方式1的氢检测方法是氢传感器中的氢检测方法，在所述氢传感器，具备：面状的第一电极103；面状的第二电极106，与第一电极103对置地形成。具有露出部分106e；金属氧化物层104，被第一电极103以及第二电极106的对置的两个面夹着，根据氢而电阻变化；以及两个端子(即第一端子111与第二端子112)，与第二电极连接，在面状的第二电极106的平面图中，两个端子在夹着露出部分106e的位置与第二电极106连接，在所述氢检测方法中，通过对两个端子间施加电压而在露出部分流过电流，通过检测第一电极103与第二电极106之间的电阻值的降低，或者，通过检测第一端子111与第二端子112之间的电阻值的降低，来检测含有氢原子的气体。
[0085]
据此，通过两个端子即第一端子111以及第二端子112之间的通电能够使氢检测性能提高。
[0086]
此外，实施方式1的氢检测装置2具备：面状的第一电极103；面状的第二电极106，与第一电极103对置地形成，具有露出部分106e；金属氧化物层104，被第一电极103以及第二电极106的两个面夹着，根据氢而电阻变化；两个端子(即第一端子111以及第二端子112)，与第二电极连接的；以及驱动电路200，在通过对两个端子间施加电压而在露出部分106e流过电流的状态下，通过检测第一电极103与第二电极106之间的电阻值的降低，或者，通过检测两个端子间的电阻值的降低，来检测含有氢原子的气体。
[0087]
据此，通过两个端子即第一端子111以及第二端子112之间的通电能够使氢检测性能提高。
[0088]
(实施方式2)
[0089]
在实施方式2中，相对于实施方式1的氢传感器1，进一步对于在金属氧化物层104的内部具有被称作丝极(filament)的局部区域的氢传感器1的构成例进行说明。氢传感器1通过具备局部区域，能够进一步提高氢检测性能，并能够进一步加快氢检测的响应速度。
[0090]
[2.1氢传感器1的构成]
[0091]
图7是表示实施方式2中的氢传感器1的构成例的剖面图。该图的氢传感器1与图1a相比在追加了局部区域105这一点不同。以下，避免相同的点的重复说明，以不同的点为中心进行说明。
[0092]
局部区域105是不与第一电极103相接而与第二电极106相接，并且与其周围的金属氧化物层104相比缺氧度较大的区域。局部区域105是指与金属氧化物层104相比电流容易流动的区域。即，局部区域105是包含由氧缺陷构成的丝极(导电路径)的微小的区域。此外，局部区域105形成于第二电极106的平面图中的露出部分106e的大致中央部分。局部区域105或者丝极通过被称作成形的工序而形成。在成形工序中，第二电极106与第一电极103之间被施加成为电应力的脉冲。能够取决于脉冲的大小以及时间而形成局部区域105。
[0093]
另外，在图7中，示出了金属氧化物层104是由以taox为材料的第一层104a、以及以缺氧度小的ta2o5为材料的第二层104b构成的双层构成的例子，但也可以是以缺氧度小的ta2o5或者taox为材料的一层构成。
[0094]
[2.2实验数据]
[0095]
接着，使用实验数据对实施方式2的氢传感器1的动作进行说明。
[0096]
图8是表示比较例的氢传感器的实验数据的图。该比较例的氢传感器是与实施方式2的氢传感器1相比不具备第二端子112的构成，此外，是在实施方式2的氢传感器1中使第一端子111与第二端子112短路的构成。图8的测定条件与图4相同。
[0097]
在与图4相同的测定条件下，比较例的氢传感器如图8所示对氢响应，但电流i3的随时间的增加缓慢。
[0098]
图9是表示实施方式2中的氢传感器1的实验结果的图。图9的测定条件与图5相同。
[0099]
在实施方式2的氢传感器1中，如图9所示，在从时刻300秒至600秒的区间与其他区间相比电流i3增加，并且随时间的增加急剧。即，通过在从时刻300秒至600秒的区间，从与第二电极106的露出部分106e接触的气体更加快速地解离氢原子，解离出的氢原子侵入到金属氧化物层104内，形成杂质能级，从而使金属氧化物层104的电阻值降低。其结果，在从时刻300秒至600秒的区间，电流i3急剧地增加。而且，在从时刻600秒至900秒的区间，上一个区间的电流i3减少。根据图9，响应于氢的有无而第一端子111与第三端子113之间的电流增减。此外，图9与图5相比，变化量变大。
[0100]
如以上说明，实施方式2的氢传感器1在金属氧化物层104的内部具备与第二电极106相接并且与金属氧化物层104相比缺氧度较大的局部区域。
[0101]
据此，能够使氢检测性能提高，此外，能够加快氢检测的相应速度。
[0102]
此外，氢传感器1在金属氧化物层104的内部具备与第二电极106相接并且与金属氧化物层104相比电流容易流动的局部区域。
[0103]
由此，能够使氢检测性能提高，此外，能够加快氢检测的相应速度。
[0104]
(实施方式3)
[0105]
在实施方式3中，对于相对于实施方式1的氢传感器1金属氧化物层104进一步是三层构成的构成例进行说明。该构成例中，能够进一步提高氢检测性能，并进一步加快氢检测的响应速度。
[0106]
[3.1氢传感器1的构成]
[0107]
图10是表示实施方式3中的氢传感器1的构成例的剖面图。该图的氢传感器1与图1a相比，在金属氧化物层104内追加了第三层104c这一点不同。以下，避免相同的点的重复说明，以不同的点为中心进行说明。
[0108]
第三层104c与第二层104b和第二电极106相接。第三层104c的缺氧度与第二层104b相比变大。例如，与以ta2o5为材料的第二层104b相比第三层104c以缺氧度大的ta2o5或者taox为材料。此外，第三层104c的缺氧度比第一层104a小。
[0109]
另外，在图10中，示出了金属氧化物层104是由以taox为材料的第一层104a、以缺氧度小的ta2o5为材料的第二层104b、以及与以第二层104b相比缺氧度大的ta2o5为材料的第三层104c构成的三层构成的例子，但也可以是由缺氧度小的ta2o5以及与之相比缺氧度大的ta2o5或者taox构成的双层构成。
[0110]
[3.2实验数据]
[0111]
接着，使用实验数据对实施方式3的氢传感器1的动作进行说明。
[0112]
图11是表示比较例的氢传感器的实验数据的图。该比较例的氢传感器是与实施方式3的氢传感器1相比不具备第二端子112的构成，此外，是在实施方式3的氢传感器1中使第一端子111与第二端子112短路的构成。图11的测定条件与图4相同。
[0113]
在与图4相同的测定条件下，比较例的氢传感器，如图11所示，与氢的有无无关地电流i3恒定。即，比较例的氢传感器不响应于包含氢1.2％的气体，而没能检测到氢。
[0114]
图12是表示实施方式3中的氢传感器1的实验结果的图。图12的测定条件与图5相同。
[0115]
实施方式3的氢传感器1中，如图12所示，电流i3在从时刻300秒至600秒的区间比其他区间增加。而且，在从时刻600秒至900秒的区间，上一个区间的电流i3减少。根据图12，响应于氢的有无而第一端子111与第三端子113之间的电流i3增减。此外，图12与图5相比，氢检测的相应速度变快。
[0116]
如以上说明，实施方式3涉及的金属氧化物层104具有与第一电极相接的第一层104a、与第一层104a相接的第二层104b、以及与第二层104b和第二电极106相接的第三层104c，第三层104c的缺氧度比第二层104b大。
[0117]
据此，能够进一步提高对于在第二电极106解离出的氢原子的第三层104c的气敏性。
[0118]
此外，第三层104c的缺氧度也可以比第一层104a小。
[0119]
另外，图2以及图3所示的氢检测装置以及氢检测方法当然能够使用实施方式2以及3的氢传感器1而同样地实施。
[0120]
另外，在各实施方式中，示出了第二电极106与两个端子,即第一端子111以及第二端子112连接的例子，但与第二电极106连接的端子数并不局限于两个，也可以是三个以上。在第二电极106具备三个以上的端子的情况下，三个以上的端子中的至少一个与第一端子111等同即可，三个以上的端子中的至少一个与第二端子112等同即可。
[0121]
以上，基于实施方式对一个或者多个形态的氢传感器、氢检测方法以及氢检测装置进行了说明，但本公开并不限定于该实施方式。只要不脱离本公开的主旨，对本实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形的方式、组合不同的实施方式中的构成要素而构建的方式也可以包含在一个或多个形态的范围内。
[0122]
工业上的可利用性
[0123]
本公开的氢传感器、氢检测方法以及氢检测装置，例如能够广泛地利用于含氢气体的泄露的检测中。
[0124]
附图标记的说明
[0125]
1 氢传感器
[0126]
102 绝缘膜
[0127]
103 第一电极
[0128]
104 金属氧化物层
[0129]
104a 第一层
[0130]
104b 第二层
[0131]
104c 第三层
[0132]
105 局部区域
[0133]
106 第二电极
[0134]
106a、111a、112a 开口
[0135]
106e 露出部分
[0136]
106s 金属层
[0137]
107a、107b、107c、109a、109b 绝缘膜
[0138]
108 通孔
[0139]
111 第一端子
[0140]
112 第二端子
[0141]
113 第三端子(连接端子)
[0142]
200 驱动电路