氣體傳感器及氫濃度判定方法與流程

本公開涉及氣體傳感器及使用了氣體傳感器的氫濃度判定方法。

背景技術：

在專利文獻1中公開了將氫氣的存在以電阻值的變化的形式進行探測的氣體傳感器。該氣體傳感器具備在五氧化鉭(ta2o5)中添加了鈀(pd)和玻璃的材料、和夾持該材料的鉑(pt)電極。

在非專利文獻1中公開了用于氫傳感檢測的pt/ta2o5肖特基二極管。在該肖特基二極管中，氫分子在催化劑pt的表面離解成氫原子。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開昭59-58348號公報

非專利文獻

非專利文獻1：sensorsandactuatorsa172(2011)9-14

技術實現要素：

發明所要解決的技術問題

本公開提供省電性優異、并且能夠判定氫濃度的氣體傳感器。

用于解決技術問題的方法

本公開的一個方式的氣體傳感器具備被絕緣層覆蓋的多個檢測單元。上述多個檢測單元各自具備第1電極、具有從上述絕緣層露出的露出面的第2電極和金屬氧化物層，所述金屬氧化物層配置在上述第1電極及上述第2電極之間，且包含整體區域、和被上述整體區域包圍并且具有比上述整體區域大的氧不足度的局部區域。上述金屬氧化物層的電阻值在含有氫原子的氣體與上述第2電極接觸時，在規定的響應時間內降低，上述規定的響應時間在上述多個檢測單元中各自不同。

發明效果

本公開的一個方式的氣體傳感器的省電性優異，并且能夠判定氫濃度。

附圖說明

圖1a是表示參考方式的氣體檢測元件的一個例子的截面圖。

圖1b是表示參考方式的氣體檢測元件的一個例子的上表面圖。

圖2a是表示參考方式的氣體檢測元件的制造方法的一個例子的截面圖。

圖2b是表示參考方式的氣體檢測元件的制造方法的一個例子的截面圖。

圖2c是表示參考方式的氣體檢測元件的制造方法的一個例子的截面圖。

圖2d是表示參考方式的氣體檢測元件的制造方法的一個例子的截面圖。

圖2e是表示參考方式的氣體檢測元件的制造方法的一個例子的截面圖。

圖2f是表示參考方式的氣體檢測元件的制造方法的一個例子的截面圖。

圖2g是表示參考方式的氣體檢測元件的制造方法的一個例子的截面圖。

圖3是表示參考方式的氣體檢測元件的狀態轉變的一個例子的圖。

圖4是表示參考方式的變形例的氣體檢測元件的截面圖。

圖5a是表示參考方式的變形例的氣體檢測元件的評價系統的圖。

圖5b是表示參考方式的變形例的氣體檢測元件的評價結果的圖。

圖6是表示第1實施方式的氣體傳感器的一個例子的截面圖。

圖7a是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7b是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7c是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7d是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7e是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7f是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7g是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7h是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7i是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7j是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7k是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖7l是表示第1實施方式的氣體傳感器的制造方法的一個例子的截面圖。

圖8a是表示第1實施方式的氣體檢測元件的電阻狀態和氧缺陷的狀態的一個例子的示意圖。

圖8b是表示第1實施方式的氣體檢測元件的電阻值和缺陷數的關系的一個例子的圖。

圖9a是表示第1實施方式的氣體檢測元件中的將元件在含氫氣體中暴露的時間與到達局部區域的氫原子的數目的關系的一個例子的圖。

圖9b是表示在第1實施方式的氣體檢測元件中含氫氣體的氫濃度與開始導入含氫氣體后1秒后能夠探測含氫氣體的第2電極的膜厚的關系的一個例子的圖。

圖10a是表示第1實施方式的氣體傳感器的一個例子的截面圖。

圖10b是表示使用圖10a中所示的氣體檢測元件a～e來判定氫濃度的結果的一個例子的圖。

圖11a是表示第1實施方式的氫濃度判定電路的一個例子的電路圖。

圖11b是表示第1實施方式的氫濃度判定電路的另一個例子的電路圖。

圖12是表示第2實施方式的氣體傳感器的一個例子的截面圖。

圖13是表示第2實施方式的初期擊穿電壓與形成于氣體檢測元件中的局部區域的直徑的關系的一個例子的圖。

圖14a是表示第2實施方式的氣體檢測元件的氧缺陷的狀態的一個例子的示意圖。

圖14b是表示第2實施方式的氣體檢測元件的氧缺陷的狀態的另一例子的示意圖。

符號說明

100、200氣體檢測元件

101基板

102絕緣膜

103第1電極

104、204電阻膜

105局部區域

106第2電極

107絕緣膜

107a開口

107b導電孔

108導電銷

108’導體膜

109布線

110氧缺陷

204a第1金屬氧化物層

204b第2金屬氧化物層

300、310、311、312、313、314掩模

900評價系統

910密閉容器

911氫氣瓶

912氮氣瓶

913、914導入閥

915排氣閥

920電源電路

930、931、932、933、934、935電流測定器

1000、1001、1002、2000氣體傳感器

具體實施方式

以下，對本公開的參考方式及各種實施方式，參照附圖進行說明。

附圖中，有時對同一或類似的構成標注同一符號，在說明書中，有時省略關于這些構成的說明。此外，以下記述的數值、材料、形狀、構成要素的配置及連接關系、制造方法等是為了具體說明各種實施方式而例示的，本公開并不限定于它們。關于以下例示的構成要素中的表示最上位概念的獨立權利要求中沒有記載的構成要素，作為任意的構成要素進行說明。

(參考方式)

[1.氣體檢測元件的構成]

圖1a是表示參考方式的氣體檢測元件100的一個構成例的截面圖。

圖1b是表示參考方式的氣體檢測元件100的一個構成例的上表面圖。圖1a的截面與在圖1b的1a-1a的切斷線中沿箭頭方向看的截面相對應。

氣體檢測元件100具備基板101、配置于基板101上的絕緣膜102、配置于絕緣膜102上的第1電極103、配置于第1電極103上的電阻膜104、配置于電阻膜104上的第2電極106、覆蓋第1電極103、電阻膜104及第2電極106的絕緣膜107、經由絕緣膜107與第2電極106連接的導電銷(via)108、和與導電銷108連接的布線109。

另外，本公開中，“絕緣膜”為“絕緣層”的一個例子，“電阻膜”為“金屬氧化物層”的一個例子。

在絕緣膜107中，設置有用于使第2電極106與作為檢查對象的氣體接觸的開口107a。換而言之，第2電極106的上表面的至少一部分沒有被絕緣膜107覆蓋，從絕緣膜107露出。

導電銷108貫穿絕緣膜107中的覆蓋第2電極106的部分，與第2電極106連接。在導電銷108上配置有布線109。

電阻膜104配置于第1電極103及第2電極106之間。電阻膜104的電阻值基于對第1電極103及第2電極106之間給予的電信號而可逆地發生變化。例如，電阻膜104根據對第1電極103及第2電極106之間給予的電壓、和與第2電極106接觸的氣體中的含氫氣體的有無，在高電阻狀態和低電阻狀態之間可逆地轉變。

其中，含氫氣體是指由具有氫原子的分子構成的氣體的總稱。作為含氫氣體的例子，可列舉出氫氣、甲烷氣、醇氣體、及氨氣。

電阻膜104的厚度例如為了降低初期電阻值也可以設定為8nm以下，并且，為了得到穩定的電阻變化也可以設定為1nm以上。

電阻膜104包含與第2電極106相接地配置、且不與第1電極103相接的局部區域105。局部區域105的氧不足度比其周圍(即電阻膜104的整體區域)的氧不足度大。局部區域105的氧不足度根據對第1電極103及第2電極106之間的電信號的施加、和與第2電極106接觸的氣體中的含氫氣體的有無，可逆地發生變化。局部區域105是包含由氧缺陷位點的相連構成的絲(導電通路)的微小的區域。

本公開中，金屬氧化物的氧不足度是指該金屬氧化物中的氧的不足量相對于由與該金屬氧化物相同的元素構成的化學計量的金屬氧化物中的氧的量的比(其中，氧的不足量是指由化學計量的金屬氧化物中的氧的量減去該金屬氧化物中的氧的量而得到的值)。假設，可能存在多個由與該金屬氧化物相同的元素構成的化學計量的金屬氧化物時，該金屬氧化物的氧不足度基于這些化學計量的金屬氧化物中的具有最高的電阻值的1個來定義。化學計量的金屬氧化物與其他組成的金屬氧化物相比，更穩定并且具有更高的電阻值。

作為一個例子，對鉭氧化物tao1.5的氧不足度進行說明。化學計量的鉭氧化物為ta2o5，因此，可以表現為tao2.5。tao2.5的氧不足度為0％。與此相對，鉭氧化物tao1.5的氧不足度成為(2.5-1.5)/2.5＝40％。

本公開中，只要沒有特別說明，氧不足度作為也包含正的值、0、負的值的數值進行說明。金屬氧化物當其氧不足度為正時，具有氧不足的組成。金屬氧化物當其氧不足度為0時，具有化學計量的組成。金屬氧化物當其氧不足度為負時，具有氧過量的組成。

在金屬氧化物具有氧不足的組成時，氧不足度越小，該金屬氧化物變得越接近化學計量的組成，其電阻值變得越高。相反，氧不足度越大，該金屬氧化物變得越接近金屬，其電阻值變得越低。

本公開中，金屬氧化物的氧含有率是指氧原子相對于該金屬氧化物的總原子數的比率。例如，鉭氧化物ta2o5的氧含有率成為5/(2+5)＝71.4atm％。氧不足型的鉭氧化物的氧含有率大于0，并且小于71.4atm％。

局部區域105通過在第1電極103與第2電極106之間施加規定的電壓(即初期擊穿電壓)而形成于電阻膜104內。初期擊穿電壓的絕對值例如比用于使電阻膜104的電阻狀態可逆地轉變的電壓的絕對值大。或者，初期擊穿電壓的絕對值也可以比用于使電阻膜104的電阻狀態可逆地轉變的電壓的絕對值小。在后者的情況下，初期擊穿電壓可以在第1電極103與第2電極106之間反復施加，也可以連續規定時間而施加。通過初期擊穿電壓的施加，形成圖1a中所示那樣的局部區域105。

局部區域105可以包含由氧缺陷位點的相連構成的絲(導電通路)。局部區域105的大小為與為了流過電流所需的絲相稱的微小的大小。局部區域105中的絲的形成使用滲濾模型進行說明。

若基于滲濾模型，則若在局部區域105中隨機分布的氧缺陷位點的密度超過某閾值，則變得容易形成氧缺陷位點的連結，形成絲。電阻膜104中的電阻變化通過局部區域105中的氧缺陷位點的產生及消失而示出。

其中，金屬氧化物的氧缺陷是指氧從假定該金屬氧化物具有化學計量的組成時氧可能占據的位點缺損。氧缺陷位點的密度也與氧不足度對應。即，若氧不足度變大，則氧缺陷位點的密度也變大。

局部區域105也可以在氣體檢測元件100的1個電阻膜104中僅形成1處。形成于電阻膜104中的局部區域105例如可以通過ebac(electronbeamabsorbedcurrent，電子束吸收電流)解析進行確認。

由于電阻膜104具有局部區域105，所以在第1電極103與第2電極106之間施加電壓時，電流在電阻膜104內的局部區域105中集中流過。

由于局部區域105的直徑非常小，所以若與例如1v左右的電壓的施加相應地在局部區域105中流過數十μa左右的電流，則在局部區域105中產生相當大的溫度上升(例如超過100℃的溫度上升)。因此，能夠以小的耗電(例如低于0.1mw)將局部區域105及其周邊進行加熱。

例如，第2電極106中的與局部區域105相接的部分通過局部區域105中的發熱而被加熱。因此，在第2電極106為具有催化作用的金屬(例如pt)的情況下，通過加熱而催化作用提高，從含氫氣體中離解氫原子的效率提高。

推測經離解的氫原子通過以下的機理使電阻膜104的電阻值發生變化。

經離解的氫原子為了維持平衡狀態，在第2電極106中擴散而到達至局部區域105為止。該氫原子與局部區域105中的氧鍵合，變成水分子。由此，局部區域105中的氧不足度增加，在局部區域105中絲變得容易連結，局部區域105的電阻值減少。其結果是，在第1電極103與第2電極106之間流過的電流增加。

相反，若在第2電極106附近變得不存在含氫氣體，則經離解的氫原子為了維持平衡狀態，在第2電極106表面附近變成氫分子，從第2電極106的表面向外部出去。此時，構成水分子的氫原子從局部區域105返回到第2電極106中，剩余的氧原子返回到局部區域105中的氧缺陷位點中。由此，局部區域105中的氧不足度減少，局部區域105中的絲變得難以連結，電阻值增加。其結果是，在第1電極103與第2電極106之間流過的電流減少。

這樣，氣體檢測元件100具有以下特性：若第2電極106與含氫氣體接觸，則電阻膜104的電阻值降低，若第2電極106變得不與含氫氣體接觸，則電阻膜104的電阻值增大。因此，氣體檢測元件100能夠基于第1電極103與第2電極106之間的電阻值，探測含氫氣體的有無。

由含氫氣體引起的電阻值的降低在局部區域105處于高電阻狀態的情況下、和處于低電阻狀態的情況下均可以產生。因此，局部區域105可以被設定為高電阻狀態，也可以被設定為低電阻狀態。在局部區域105被設定為高電阻狀態時，能夠更明確地檢測電阻值的降低。

以下，對氣體檢測元件100的詳細情況進行說明。

電阻膜104例如由氧不足型的金屬氧化物構成。金屬氧化物的母體金屬可以為從鉭(ta)、鉿(hf)、鈦(ti)、鋯(zr)、鈮(nb)、鎢(w)、鎳(ni)、鐵(fe)等過渡金屬和鋁(al)中選擇的至少1個。過渡金屬由于可以采取多個氧化狀態，所以通過氧化還原反應，其電阻狀態可以發生變化。

大多數氧不足型的金屬氧化物典型地具有半導體那樣的特性。通過將氧不足型的金屬氧化物用于電阻膜104，從而在氣體檢測元件100中，再現性良好并且穩定地產生電阻變化。

例如，在電阻膜104由鉿氧化物hfox構成時，x也可以為1.6以上。由此，電阻膜104的電阻值可以穩定地發生變化。鉿氧化物的膜厚例如也可以設定為3～4nm。

例如，在電阻膜104由鋯氧化物zrox構成時，x也可以為1.4以上。由此，電阻膜104的電阻值可以穩定地發生變化。鋯氧化物的膜厚例如也可以設定為1～5nm。

例如，在電阻膜104由鉭氧化物taox構成時，x也可以為2.1以上。由此，電阻膜104的電阻值可以穩定地發生變化。

電阻膜104的金屬氧化物的組成可以使用盧瑟福背散射法來測定。

第1電極103及第2電極106各自的材料例如也可以為從pt(鉑)、ir(銥)、pd(鈀)、ag(銀)、ni(鎳)、w(鎢)、cu(銅)、al(鋁)、ta(鉭)、ti(鈦)、tin(氮化鈦)、tan(氮化鉭)及tialn(氮化鈦鋁)中選擇的至少1個。

第2電極106例如也可以為鉑(pt)、銥(ir)、或鈀(pd)。這些材料具有從含氫氣體中離解氫原子的催化作用。第1電極103例如也可以為鎢(w)、鎳(ni)、鉭(ta)、鈦(ti)、鋁(al)、氮化鉭(tan)、或氮化鈦(tin)。這些材料的標準電極電位比電阻膜104中含有的金屬的標準電極電位低。標準電極電位其值越高越難以氧化。

作為基板101，例如可以使用硅單晶基板或半導體基板，但并不限定于它們。由于電阻膜104能夠以比較低的基板溫度形成，所以也能夠在例如樹脂材料等上形成電阻膜104。

氣體檢測元件100也可以進一步具備與電阻膜104電連接的負荷元件。作為負荷元件，例如可列舉出固定電阻器、晶體管、或二極管。

[2.氣體檢測元件的制造方法]

接著，參照圖2a～圖2g，對氣體檢測元件100的制造方法的一個例子進行說明。

首先，如圖2a中所示的那樣，在基板101上依次層疊絕緣膜102、第1電極103、電阻膜104、第2電極106。

例如，基板101為單晶硅基板，絕緣膜102為厚度200nm的硅熱氧化膜，第1電極103為厚度100nm的pt薄膜，電阻膜104為厚度1nm以上且8nm以下的氧不足型的鉭氧化物的薄膜，第2電極為厚度150nm的pt薄膜。

這種情況下，絕緣膜102通過熱氧化法而形成于基板101上。第1電極103通過濺射法而形成于絕緣膜102上。電阻膜104通過反應性濺射法而形成于第1電極103上。第2電極106通過濺射法而形成于電阻膜104上。另外，也可以在第1電極103與絕緣膜102之間通過濺射法而形成ti、tin等密合層。

接著，如圖2b中所示的那樣，通過光刻法，利用光抗蝕劑形成掩模300。

接著，如圖2c中所示的那樣，通過使用了掩模300的干式蝕刻，第1電極103、電阻膜104及第2電極106被加工成規定的形狀。

接著，如圖2d中所示的那樣，按照覆蓋絕緣膜102、第1電極103、電阻膜104及第2電極106的方式形成絕緣膜107。然后，通過蝕刻，在絕緣膜107中設置到達第2電極106的上表面的一部分的導電孔(viahole)107b。

接著，如圖2e中所示的那樣，在絕緣膜107的上表面及導電孔107b的內部形成導體膜108’。

接著，如圖2f中所示的那樣，通過cmp(chemicalmechanicalpolishing，化學機械拋光)，除去絕緣膜107上的導體膜108’，由此，在導電孔107b內形成導電銷108。然后，新的導體膜形成于絕緣膜107上而被圖案化，由此形成布線109。

接著，如圖2g中所示的那樣，通過蝕刻，在絕緣膜107中設置開口。第2電極106的上表面的一部分在開口107a中從絕緣膜107露出。

最后，在第1電極103與第2電極106之間施加初期擊穿電壓，由此，在電阻膜104內形成圖1a中所示那樣的局部區域105。通過以上的工序，完成氣體檢測元件100。

[3.由電壓施加產生的電阻變化]

對與電壓施加相應的氣體檢測元件100的電阻變化特性的一個例子進行說明。另外，關于與含氫氣體相應的氣體檢測元件100的電阻變化特性，在后面敘述。

這里，使用氣體檢測元件100的樣品來測定電阻值。

樣品中，第1電極103、第2電極106及電阻膜104的大小為0.5μm×0.5μm(面積為0.25μm²)。電阻膜104的材料為鉭氧化物tao2.47。電阻膜104的厚度為5nm。

樣品的電阻值通過在第1電極103與第2電極106之間施加0.4v的讀出用電壓而讀出。

圖3表示氣體檢測元件100的樣品中的電阻變化特性。

樣品的初期電阻值ri約為107～108ω。對該樣品施加初期擊穿電壓。其結果是，如圖3中所示的那樣，電阻值減少。之后，對樣品交替地施加脈沖寬度為100ns并且極性不同的2種電壓脈沖。其結果是，如圖3中所示的那樣電阻值可逆地發生變化。

具體而言，若對樣品施加正電壓脈沖(脈沖寬度為100ns)，則電阻值由低電阻值lr向高電阻值hr增加。另一方面，若對樣品施加負電壓脈沖(脈沖寬度為100ns)，則電阻值由高電阻值hr向低電阻值lr減少。另外，關于電壓脈沖的極性，將以第1電極103的電位為基準而第2電極106的電位高的情況設為“正”，將以第1電極103的電位為基準而第2電極106的電位低的情況設為“負”。

利用這樣的由電壓施加產生的電阻變化特性，在開始含氫氣體的探測之前，可以將電阻膜104的電阻狀態設定為規定的電阻狀態。例如，通過在第1電極103與第2電極106之間施加正的電壓脈沖，也可以將電阻膜104設定為高電阻狀態。由此，能夠更明確地檢測電阻值的降低，含氫氣體的檢測特性提高。

[4.氣體檢測元件的構成的變形例]

圖4是示意性表示參考方式的變形例的氣體檢測元件的構成的截面圖。以下，僅對與參考方式的氣體檢測元件100不同的點進行說明。

本變形例的氣體檢測元件200中，電阻膜204為層疊體這點與氣體檢測元件100不同。具體而言，電阻膜204包含與第1電極103相接的第1金屬氧化物層204a和與第2電極106相接的第2金屬氧化物層204b。另外，電阻膜204并不限于2層，也可以層疊3層以上的金屬氧化物層。

在第1金屬氧化物層204a及第2金屬氧化物層204b內，設置有局部區域105。局部區域105貫穿第2金屬氧化物層204b。局部區域105與第2電極106相接，并且不與第1電極103相接。

第2金屬氧化物層204b的厚度也可以比第1金屬氧化物層204a的厚度薄。這種情況下，能夠容易地形成局部區域105不與第1電極103相接的結構。第2金屬氧化物層204b的氧不足度也可以比第1金屬氧化物層204a的氧不足度小。這種情況下，由于第2金屬氧化物層204b的電阻值比第1金屬氧化物層204a的電阻值高，所以對電阻膜204施加的電壓多被施加于第2金屬氧化物層204b。因此，例如，能夠以低的初期擊穿電壓、在第2金屬氧化物層204b中形成局部區域105。

構成第1金屬氧化物層204a的金屬可以與構成第2金屬氧化物層204b的金屬相同，也可以不同。

在構成第1金屬氧化物層204a的第1金屬與構成第2金屬氧化物層204b的第2金屬相同時，氧含有率與氧不足度存在對應關系。即，當第2金屬氧化物的氧含有率比第1金屬氧化物的氧含有率大時，第2金屬氧化物的氧不足度比第1金屬氧化物的氧不足度小。

局部區域105的氧不足度比第2金屬氧化物層204b的氧不足度大，與第1金屬氧化物層204a的氧不足度不同。

[5.由含氫氣體引起的電阻變化]

對與含氫氣體相應的氣體檢測元件200的電阻變化特性的一個例子進行說明。這里，使用氣體檢測元件200的樣品來測定電阻值的變化。

圖5a是表示用于評價氣體檢測元件200的評價系統的一個例子的框圖。圖5a中所示的評價系統900具備存儲氣體檢測元件200的密閉容器910、電源電路920及電流測定器930。密閉容器910介由導入閥913與氫氣瓶911連接，介由導入閥914與氮氣瓶912連接，介由排氣閥915與外部空間連接。

圖5b表示氣體檢測元件200的樣品中的電阻變化特性。橫軸表示時間(a.u.)，縱軸表示在第1電極103與第2電極106之間流過的電流值(a.u.)。

本測定中，準備氣體檢測元件200的樣品。該樣品的電阻膜204通過電壓施加而被設定為高電阻狀態。接著，該樣品被存儲于密閉容器910內。之后，在樣品的電極間持續地施加0.6v的探測電壓，監視流過樣品的電流。首先，向密閉容器910內導入氮氣。之后，停止氮氣的導入，向密閉容器910內導入氫氣。之后，停止氫氣的導入，向密閉容器910內再次導入氮氣。

如圖5b中所示的那樣，導入氣體由氮氣切換成氫氣后，電流值開始增加。此外，導入氣體由氫氣切換成氮氣后，電流值開始減少。

在導入氫氣的期間，在第1電極103與第2電極106之間流過10～20μa的電流。因此，根據該樣品，能夠以0.006～0.012mw的非常小的耗電，探測含氫氣體的有無。

通過以上的測定結果，顯示氣體檢測元件200能夠探測含氫氣體。根據本測定結果推測，在具有與氣體檢測元件200類似的結構的氣體檢測元件(例如氣體檢測元件100)中也顯示同樣的電阻變化。

(第1實施方式)

對第1實施方式的氣體傳感器進行說明。關于第1實施方式的說明中的與參考方式的說明重復的內容，有時省略說明。

[1.氣體傳感器的構成]

圖6是表示第1實施方式的氣體傳感器1000的一個構成例的截面圖。氣體傳感器1000具備多個氣體檢測元件200作為檢測單元。多個氣體檢測元件200分別具有例如與參考方式中說明的氣體檢測元件200同樣的結構。在圖6中所示的氣體傳感器1000中，排列有5個氣體檢測元件200。5個氣體檢測元件200的第2電極106的膜厚互不相同。

另外，氣體傳感器1000中包含的氣體檢測元件200的數目并不限定于5個。此外，氣體傳感器1000例如也可以具備參考方式中說明的多個氣體檢測元件100來代替多個氣體檢測元件200。氣體傳感器1000的基板101及絕緣膜102分別可以在多個氣體檢測元件200中共用。同樣地，氣體傳感器1000的絕緣膜107也可以為覆蓋多個氣體檢測元件200中的多個第1電極103、多個電阻膜204及多個第2電極106的共用的層。

圖6中，5個氣體檢測元件200的第2電極106的膜厚全部不同，但只要多個氣體檢測元件200的第2電極106的膜厚中的至少2個為不同的值即可。例如，多個氣體檢測元件200中的具有最大的膜厚的第2電極106的膜厚也可以為具有最小的膜厚的第2電極106的膜厚的1.5倍以上。

[2.氣體傳感器的制造方法]

作為氣體傳感器1000的制造方法，基本上可以采用與參照圖2a到圖2g說明的制造方法相同的制造方法。但是，在氣體傳感器1000的制造方法中，為了使第2電極106的膜厚在每個氣體檢測元件200中不同，追加多次的蝕刻工序。

將這些蝕刻工序示于圖7a到圖7l中。

首先，如圖7a中所示的那樣，基板101、絕緣膜102、第1電極103、電阻膜204及第2電極106以該順序被層疊。各層的制造方法及材料例如也可以與參照圖2a說明的制造方法及材料相同。

接著，如圖7b中所示的那樣，在第2電極106上形成掩模310。掩模310的形成方法及材料例如也可以與參照圖2b說明的形成方法及材料相同。然后，如圖7c中所示的那樣，第2電極106中的沒有被掩模310覆蓋的部分通過蝕刻而被薄膜化。

接著，如圖7d中所示的那樣，在第2電極106上形成掩模311。然后，如圖7e中所示的那樣，第2電極106中的沒有被掩模310、311覆蓋的部分通過蝕刻而被進一步薄膜化。

接著，如圖7f中所示的那樣，在第2電極106上形成掩模312。然后，如圖7g中所示的那樣，第2電極106中的沒有被掩模310、311、312覆蓋的部分通過蝕刻而被進一步薄膜化。

接著，如圖7h中所示的那樣，在第2電極106上形成掩模313。然后，如圖7i中所示的那樣，第2電極106中的沒有被掩模310、311、312、313覆蓋的部分通過蝕刻而進一步被薄膜化。

接著，如圖7j中所示的那樣，在第2電極106上形成掩模314。然后，如圖7k中所示的那樣，第2電極106中的沒有被掩模310、311、312、313、314覆蓋的部分通過蝕刻而被除去。

接著，如圖7l中所示的那樣，掩模310、311、312、313、314被除去。

之后，與參照圖2d～2g說明的工序同樣地，形成具有開口107a的絕緣膜107、導電銷108及布線109。最后，對各氣體檢測元件200施加初期擊穿電壓，由此，形成局部區域105。

通過以上的工序，完成氣體傳感器1000。

[3.檢測感度與第2電極的膜厚的關系]

對氣體檢測元件相對于含氫氣體的檢測感度與第2電極的膜厚的關系進行說明。另外，以下，為了說明的簡便，對構成氣體傳感器1000的檢測單元分別具有圖1a中所示的結構的情況、即各檢測單元具有單層的電阻膜104的情況進行說明。另外，以下的說明對于氣體傳感器1000具有圖6中所示的結構的情況、即各檢測單元具有層疊體的電阻膜204的情況也同樣成立。

圖8a示意性表示氣體檢測元件的電阻狀態和氧缺陷的狀態。圖8a的左側表示高電阻狀態的氣體檢測元件100，圖8a的右側表示低電阻狀態的氣體檢測元件100。

根據模擬評價推測，當高電阻狀態的氣體檢測元件100的電阻值約為40kω時，在局部區域105中存在約7870個的氧缺陷110。此時，氧缺陷110的密度用于形成絲并不充分。

若由該狀態，氫原子經過第2電極106而到達局部區域105，則通過該氫原子與局部區域內的氧反應而產生新的氧缺陷110。其結果是，氣體檢測元件100從高電阻狀態向低電阻狀態轉變。

根據模擬評價推測，當低電阻狀態的氣體檢測元件100的電阻值約為4kω時，在局部區域105中存在約10090個的氧缺陷110。此時，氧缺陷110的密度用于形成絲是充分的。

因此，含氫氣體為了使氣體檢測元件100的電阻值充分地(例如1位數左右)降低，與為了那樣的電阻值的降低所要求的氧缺陷110的增加數目相同程度(例如，10090-7870＝2220個)的氫原子需要到達局部區域105。

圖8b是表示氣體檢測元件100的電阻值與存在于局部區域105中的氧缺陷110的數目的關系的一個例子的圖。

到達局部區域105的氫原子的數目例如也可以按照式(1)來估算。式(1)中，考慮了第2電極106中的氫原子的擴散。

其中，n表示到達局部區域105的氫原子的數目，x表示第2電極106的膜厚，t表示時間，p表示含氫氣體的氫濃度，a表示局部區域105中的與第2電極106相接的面的面積。

如式(1)中所示的那樣，每單位時間到達局部區域105的氫原子數依賴于與第2電極106接觸的氣體中含有的氫原子數n0和第2電極106的膜厚x。

當第2電極106為鉑(pt)時，式(1)的各參數取表1中所示的值。

表1

[1]s，uemiya，topicsincatalysis29，79，2004

[2]j.d.fastinteractionofmetalsandgasses1965

圖9a表示將氣體檢測元件100暴露在含氫氣體中的時間與到達局部區域的氫分子的數目的關系的一個例子。其中，第2電極106為鉑，其厚度設定為18.6nm。圖9a中，示出氫濃度為0.1％、1％、10％、100％時的圖表。

如圖9a中所示的那樣，到達局部區域105的氫分子的數目在超過規定的臨界時間時急劇地增加。氫濃度越高這些臨界時間越短。

作為一個例子，圖9b表示在從開始暴露在氫氣中經過1秒的時刻2220個氫分子到達局部區域105這樣的條件下的氫濃度與鉑電極的膜厚的相關性。如由圖9b也可知的那樣，氫濃度越低，第2電極106的膜厚越薄。換而言之，為了由氫濃度低的氣體檢測氫，要求第2電極106的膜厚薄。

由這些研究可知，通過調整第2電極106的膜厚，設定氣體檢測元件100的相對于含氫氣體的檢測感度。換而言之，通過調整第2電極106的膜厚，能夠設定氣體檢測元件100的電阻變化相對于含氫氣體的響應時間。

本公開中，“響應時間”是指從檢測單元(即氣體檢測元件)被暴露在含氫氣體中至檢測單元的電阻值有意義地發生變化為止的時間。“有意義地發生變化”是指檢測單元的電阻值按照低于規定的判定水平的方式降低。

電阻變化相對于含氫氣體的響應時間不同的多個氣體檢測元件100例如具有下面的性質。(1)為了在含氫氣體中暴露規定的時間時產生規定的大小的電阻變化所需的含氫氣體的氫濃度在多個氣體檢測元件100之間互不相同。(2)為了暴露在規定的氫濃度的含氫氣體中時電阻值有意義地發生變化所需的暴露時間在多個氣體檢測元件100之間互不相同。

[4.氫濃度的判定]

圖10a以參照符號a～e表示圖6中所示的氣體傳感器1000中包含的多個檢測單元(即氣體檢測元件100)。圖10b表示圖10a中所示的檢測單元a～e中的第2電極106的膜厚和為了在導入含氫氣體后1秒后電阻變化降低1位數左右所需的氫濃度。

檢測單元a、b、c、d及e的第2電極106的膜厚分別設定為18.6nm、35.0nm、45.6nm、52.1nm及61.3nm。此時，檢測單元a、b、c、d及e的電阻值分別在氫濃度為0.1％、1％、3％、5％及10％的含氫氣體的導入開始1秒后降低1位數左右。這些第2電極106的膜厚及氫濃度的值是通過模擬而估算的值。

圖10b的最下段表示將具有某種氫濃度的含氫氣體導入檢測單元a～e中后1秒后的檢測單元a～e的電阻值。在該例子中，在含氫氣體的導入前，檢測單元a～e的電阻值被設定為hr。

如圖10b的最下段中所示的那樣，在從含氫氣體的導入開始經過1秒時，檢測單元a、b及c的電阻值從hr降低至lr，檢測單元d及e的電阻值為hr原樣。這種情況下，可以判定所導入的含氫氣體的濃度在3％以上且低于5％的范圍內。

作為沒有圖示的其它例子，在從含氫氣體的導入開始經過1秒時，檢測單元a、b、c及d的電阻值從hr降低至lr，僅檢測單元e的電阻值為hr原樣。這種情況下，可以判定所導入的含氫氣體的濃度在5％以上且低于10％的范圍內。

其中，某個檢測單元中是否產生電阻變化也可以通過該檢測單元的電阻值是否低于預先設定的閾值th來判定。閾值th例如可以設定為電阻變化前的電阻值與電阻變化后的電阻值之間。此外，檢測單元的電阻值也可以通過測定對該檢測單元施加規定的電壓時流過的電流值來測定。

圖11a是表示用于判定氫濃度的氣體傳感器1001的一個例子的電路圖。

圖11a中所示的氣體傳感器1001除了具備圖6中所示的氣體傳感器1000以外，還具備與多個檢測單元(即氣體檢測元件200)分別連接的電流測定器931～935、及電源電路920。其中，氣體傳感器1001中的包括電流測定器931～935及電源電路920的部分是本公開的“測定電路”的一個例子。

電流測定器931～935分別包含將在對應的檢測單元中流過的電流值與規定的閾值進行比較并將其結果輸出的比較儀。該閾值成為用于判定對應的檢測單元是處于高電阻狀態還是處于低電阻狀態的基準。

在含氫氣體的測定之前，多個檢測單元被調定為高電阻狀態。在該狀態下，電源電路920對多個檢測單元的第1電極103與第2電極106之間施加規定的電壓。由此，在多個檢測單元中流過的電流分別通過電流測定器931～935來監視。

在該狀態下，多個檢測單元被暴露在作為檢查對象的氣體中。當該氣體為含氫氣體時，各檢測單元的電阻值在與氣體的氫濃度和第2電極106的膜厚相應的響應時間內降低。由于在每個檢測池檢測單元中第2電極106的膜厚不同，所以在每個檢測池檢測單元中響應時間也不同。

若某個檢測單元的電阻值降低，則與該檢測單元連接的電流測定器(例如電流測定器931)中流過的電流值增大。電流測定器931～935內的比較儀在其電流值超過規定的閾值時，輸出表示探測含氫氣體的信號。該信號例如被輸出到氣體傳感器1001內的判定電路(未圖示)。

由于在每個檢測池檢測單元中響應時間不同，所以從含氫氣體的導入開始經過規定時間(例如1秒)時，例如電流測定器931～935中的一部分探測含氫氣體，剩余部分還沒有探測含氫氣體。因此，判定電路(未圖示)可以基于由電流測定器931～935輸入的信號，判定含氫氣體的氫濃度。另外，氣體傳感器1001中的氫濃度的分辨率依賴于多個檢測單元中的第2電極106的膜厚的差異。

圖11b是表示用于判定氫濃度的氣體傳感器1002的一個例子的電路圖。圖11b中所示的氣體傳感器除了具備圖6中所示的氣體傳感器1000以外，還具備與多個檢測單元連接的電流測定器930和電源電路920。其中，氣體傳感器1002中的包含電流測定器930及電源電路920的部分為本公開的“測定電路”的一個例子。

對氣體傳感器1002中的與氣體傳感器1001不同的點進行說明。

電流測定器930將在多個檢測單元中流過的電流的總和作為合成電流進行監視。電流測定器930例如包含將合成電流與多個閾值分別進行比較并將其結果輸出的比較儀。這些閾值是為了判定多個檢測單元中的哪個由高電阻狀態變化為低電阻狀態而設定的。因此，氣體傳感器1002能夠由從含氫氣體的導入開始經過規定時間(例如1秒)時的合成電流，確定探測含氫氣體的檢測單元的個數，并根據該個數來判定含氫氣體的氫濃度。

含氫氣體的導入開始也可以通過氣體傳感器1001、1002來探測。例如，感度最高的檢測單元探測含氫氣體的時刻也可以作為開始導入含氫氣體的時刻來設定。氣體傳感器1001、1002通過像這樣設定，例如可以在沒有有意導入含氫氣體的環境中利用。

電源電路920也可以在多個檢測單元的第1電極103與第2電極106之間常時施加規定的電壓。由此，能夠省電地驅動氣體傳感器1000、2000，同時能夠以短時間探測含氫氣體中的氫濃度的變化。

另外，這里，對測定流過多個檢測單元的電流值的例子進行了說明，但其是“測定上述多個檢測單元各自的上述第1電極及上述第2電極之間的電阻值”的一個例子。

(第2實施方式)

對第2實施方式的氣體傳感器進行說明。關于第2實施方式的說明中的與參考方式和/或第1實施方式共同的事項有時省略說明。

[1.氣體傳感器的構成]

圖12是表示第2實施方式的氣體傳感器2000的一個構成例的截面圖。氣體傳感器2000具備多個氣體檢測元件200作為檢測單元。多個氣體檢測元件200分別具有例如與參考方式中說明的氣體檢測元件200同樣的結構。在圖12中所示的氣體傳感器2000中，排列有5個氣體檢測元件200。5個氣體檢測元件200的局部區域105的直徑互不相同。

另外，氣體傳感器2000中包含的氣體檢測元件200的數目并不限定于5個。此外，氣體傳感器2000也可以具備例如參考方式中說明的多個氣體檢測元件100來代替多個氣體檢測元件200。氣體傳感器2000的基板101及絕緣膜102分別也可以在多個氣體檢測元件200中共用。同樣地，氣體傳感器2000的絕緣膜107也可以為覆蓋多個氣體檢測元件200中的多個第1電極103、多個電阻膜204及多個第2電極106的共用的層。

圖12中，5個氣體檢測元件200的局部區域105的直徑全部不同，但只要多個氣體檢測元件200的局部區域105的直徑中的至少2個為不同的值即可。局部區域105的直徑的大小關系通過由氣體傳感器200的上表面進行ebac解析來確認。

[2.氣體傳感器的制造方法]

作為氣體傳感器2000的制造方法，基本上可以采用與參照圖2a到圖2g說明的制造方法相同的制造方法。但是，在氣體傳感器2000的制造方法中，為了使局部區域105的直徑在每個氣體檢測元件200中不同，對每個氣體檢測元件200施加不同的初期擊穿電壓。

圖13表示初期擊穿電壓與局部區域的直徑的關系的一個例子。如圖13中所示的那樣，初期擊穿電壓值越大，局部區域105的直徑變得越大。

[3.檢測感度與局部區域的直徑的關系]

對氣體檢測元件相對于含氫氣體的檢測感度與局部區域的直徑的關系進行說明。另外，以下，為了說明的簡便，對構成氣體傳感器1000的檢測單元分別具有圖1a中所示的結構的情況、即各檢測單元具有單層的電阻膜104的情況進行說明。另外，以下的說明關于氣體傳感器1000具有圖6中所示的結構的情況、即各檢測單元具有層疊體的電阻膜204的情況也同樣成立。

如參考方式中說明的那樣，氣體檢測元件100的電阻值通過氫原子與局部區域105內的氧鍵合而減少。因此，氣體檢測元件的電阻值的降低容易性(即檢測感度)依賴于氫原子與局部區域105內的氧的鍵合的容易性。

圖14a示意性表示直徑為r1的局部區域105內的氧缺陷110，圖14b示意性表示直徑為r2(>r1)的局部區域105內的氧缺陷110的狀態。

氫原子經過局部區域105的截面(截面積a)向規定的區域(體積v)內擴散。這里，若假定截面積a與局部區域105的直徑r的平方成比例，并且，體積v與局部區域105的直徑的3次方成比例，則局部區域105的單位體積的截面積(a/v)與局部區域105的直徑成反比例。這里，根據上述的式(1)，到達局部區域105的氫原子的數n與局部區域105的截面積a成比例。因此，每單位體積的氫原子的數(n/v)也與局部區域105的直徑成反比例。即，局部區域105的直徑越小，局部區域105內的氫原子的密度變得越高。并且，由于氧缺陷通過氫與氧的反應而生成，所以氫原子的密度越高，氧缺陷110的密度變得越高，局部區域105的電阻值越容易降低。換而言之，局部區域105的直徑越小，相對于含氫氣體的檢測感度變得越高。

圖13表示對樣品(i)～(iv)施加的初期擊穿電壓與通過其形成的局部區域105的直徑的關系。對樣品(i)～(iv)分別施加了2.4v、2.6v、2.8v、3.0v的初期擊穿電壓。樣品(i)～(iv)的局部區域105的直徑分別為13.0、13.8、14.2、16.0(a.u.)。

根據這些例子，樣品(ii)、(iii)及(iv)的局部區域105的直徑分別為樣品(i)的局部區域105的直徑的約1.06倍、約1.09倍、約1.23倍。因此，樣品(ii)、(iii)及(iv)的局部區域105的氧缺陷110的密度分別被估算為樣品(i)的局部區域105的氧缺陷110的密度的94％(＝1/1.06)、92％(＝1/1.09)、81％(＝1/1.23)左右。因此，認為樣品(i)、(ii)、(iii)及(iv)依次檢測感度變低。

[4.氫濃度的判定]

氣體傳感器2000可以判定含氫氣體的氫濃度。

具體而言，在第1實施方式中說明的氣體傳感器1001、1002中，可以將氣體傳感器1000置換成氣體傳感器2000。關于氣體傳感器1001、1002的動作，如第1實施方式中說明的那樣。

(實施方式的概要)

所公開的1個方式所述的氣體傳感器具備氣體檢測感度互不相同的多個氣體檢測元件，上述多個氣體檢測元件各自具有主表面彼此對置配置的第1電極及第2電極、與上述第1電極的上述主表面和上述第2電極的上述主表面相接地配置的金屬氧化物層、和覆蓋上述第1電極、上述第2電極及上述金屬氧化物層的絕緣膜，與上述第2電極的上述主表面對置的另一面的至少一部分沒有被上述絕緣膜覆蓋而露出，在上述金屬氧化物層的內部，具有與上述第2電極相接并且與上述金屬氧化物層相比氧不足度大的局部區域，上述多個氣體檢測元件各自具有下述特性：若上述第2電極與包含具有氫原子的氣體分子的氣體接觸則上述金屬氧化物層的電阻值降低。

根據該構成，在第1電極與第2電極之間流過的電流變得集中于氧不足度大的局部區域。其結果是，能夠以少的電流使上述局部區域的溫度上升。由此，利用形成于金屬氧化物層的內部的局部區域中的自發熱和氣體感應性，能夠在不以加熱器進行加熱的情況下檢測含氫氣體，得到省電性優異的氣體傳感器。

此外，在上述多個氣體檢測元件中，通過上述第1電極與上述第2電極之間的電阻值以互不相同的檢測感度降低，能夠判定上述氣體中包含的氫濃度范圍。

此外，在上述多個氣體檢測元件各自中，上述第2電極也可以由具有使上述氫原子從上述氣體分子離解的催化作用的材料構成。

此外，在上述多個上述氣體檢測元件各自的該氣體檢測元件中，也可以通過上述局部區域利用在上述第1電極與上述第2電極之間流過的電流而發熱，從而在上述第2電極的與上述局部區域相接的部分中氫原子從上述氣體分子離解，離解的氫原子與上述金屬氧化物層的上述局部區域內的氧原子鍵合，從而上述金屬氧化物層的電阻值降低。

根據該構成，若具有氫原子的氣體分子與第2電極接觸，則氫原子從上述氣體分子離解，離解的氫原子在上述第2電極中擴散而到達至上述局部區域為止。并且，通過與存在于上述局部區域中的金屬氧化物的氧鍵合而變成水(h2o)，從而上述局部區域的氧不足度進一步增大。由此，局部區域變得容易流過電流，第1電極與第2電極之間的電阻降低。

若具有氫原子的氣體分子變得不存在于第2電極的表面附近，則位于局部區域中的h2o通過與氧不足的金屬氧化物發生化學反應而分解。分解的氫原子在第2電極中擴散，到達第2電極表面，在此變成氫分子，被放出到氣體中。另一方面，氧原子通過與氧不足的金屬氧化物鍵合，從而局部區域的氧不足度減少。由此，局部區域變得難以流過電流，第1電極與第2電極之間的電阻增大。

此外，上述多個氣體檢測元件的上述第2電極的厚度也可以互不相同。

根據該構成，通過使上述第2電極的膜厚在每個氣體檢測元件中不同地形成，從而構成氣體檢測感度互不相同的上述多個氣體檢測元件。

此外，上述多個氣體檢測元件的上述局部區域的直徑也可以互不相同。

根據該構成，通過使上述局部區域的直徑在每個氣體檢測元件中不同地形成，從而構成氣體檢測感度互不相同的上述多個氣體檢測元件。

此外，在上述多個氣體檢測元件各自中，上述金屬氧化物層也可以基于在上述第1電極與上述第2電極之間施加的電壓在高電阻狀態和與上述高電阻狀態相比電阻值較低的低電阻狀態下可逆地轉變。

根據該構成，由于通過將上述金屬氧化物層預先設定為電高電阻狀態，能夠更明確地檢測上述金屬氧化物層的電阻值的降低，所以能夠更可靠地進行氫濃度范圍的判定。

此外，在上述多個氣體檢測元件各自中，上述金屬氧化物層也可以將由第1金屬氧化物構成的第1金屬氧化物層、和由與上述第1金屬氧化物相比氧不足度小的第2金屬氧化物構成的第2金屬氧化物層層疊而成，上述第1金屬氧化物層與上述第1電極相接，上述第2金屬氧化物層與上述第2電極相接，上述局部區域至少貫穿上述第2金屬氧化物層而與上述第2電極相接地形成，并且與上述第2金屬氧化物層相比氧不足度大。

此外，在上述多個氣體檢測元件各自中，上述第2電極也可以由鉑或鈀構成。

此外，在上述多個上述氣體檢測元件各自中，上述第1金屬氧化物及上述第2金屬氧化物各自也可以為過渡金屬氧化物或鋁氧化物。

此外，在上述多個上述氣體檢測元件各自中，上述過渡金屬氧化物也可以為鉭氧化物、鉿氧化物、或鋯氧化物中的任一者。

根據這些構成，通過采用適合的結構及材料，可得到具有優異的電阻變化特性和高的可靠性的氣體傳感器。

此外，也可以進一步具備在上述多個氣體檢測元件的上述第1電極與上述第2電極之間施加規定的電壓時測定在上述多個氣體檢測元件中流過的電流的測定電路。

根據該構成，通過由利用上述測定電路測定的電流確定上述多個氣體檢測元件的電阻狀態，能夠判定氣體中包含的氫濃度范圍。

此外，也可以進一步具備在上述多個氣體檢測元件的上述第1電極與上述第2電極之間常時施加規定的電壓的電源電路。

根據該構成，能夠有效利用上述氣體傳感器的優異的省電性，并且用短時間判定含氫氣體中的氫濃度范圍。

本公開的一個方式的氫濃度判定方法是通過將使用了氣體檢測感度分別不同的多個氣體檢測元件的氣體傳感器暴露在含氫氣體中、從暴露開始經過規定時間時、測定上述多個氣體檢測元件的電阻值來判定上述含氫氣體的氫濃度范圍的方法。

根據該方法，通過利用在每個氣體檢測元件中氣體檢測感度不同，確定在經過上述規定時間時電阻值降低的氣體檢測元件和電阻值沒有降低的氣體檢測元件，能夠判定上述氣體中包含的氫濃度范圍。

本公開的一個方式的氫濃度判定方法是通過將使用了氣體檢測感度各不相同的多個氣體檢測元件的氣體傳感器暴露在含氫氣體中、從氣體檢測感度最高的氣體檢測元件的電阻值降低的時刻經過規定時間時、測定上述多個氣體檢測元件的電阻值來判定上述含氫氣體的氫濃度范圍的方法。

根據該方法，即使是在不知道上述氣體傳感器在含氫氣體中的暴露開始的時刻的情況下，也能夠以氣體檢測感度最高的上述氣體檢測元件的電阻值降低的時刻為基準來判定上述氣體中包含的氫濃度范圍。

產業上的可利用性

本公開的氣體傳感器特別是對于判定含氫氣體的氫濃度的氣體探測是有用的。