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금속 산화물 나노구조형 마이크로 박막 센서의 제작 및 가스 응답 특성
Microfabrication of Thin Film Sensor with Metal Oxide Nanostructure and Their Gas Sensing Properties

강봉휘   (대구과학대학 경찰사이버보안과UU0000350  ); 이상록   (경북대학교 전자전기컴퓨터학부UU0000096  ); 송갑득   (경북대학교 모바일 디스플레이 산학연 센터UU0000096  ); 주병수   (경북대학교 전자전기컴퓨터학부UU0000096  ); 이덕동   (경북대학교 전자전기컴퓨터학부UU0000096  );
  • 초록

    Sn과 Zn 금속을 이용해 각각 산소와 아르곤 가스를 주입한 대기압 분위기에서 열처리를 통해 $SnO_2$ 와 ZnO 나노박막을 형성시켰다. 나노구조로 형성된 $SnO_2$ 박막의 경우 CO 가스(5,000 ppm)에 대해 $200^{\circ}C$ 의 동작온도에서 약 50 %의 감도를 나타내었으며, $SnO_2$ 나노 금속산화물에 Pt 금속을 이온 코팅법에 의해 첨가한 박막의 경우에는 동작온도 $150^{\circ}C$ 에서 73 %의 높은 감도를 얻을 수 있었다. 순수 ZnO 나노 박막의 경우 NOx(20 ppm) 가스에 대해 낮은 감도를 나타내었으나, Cu를 이온 코팅법에 의해 첨가한 박막의 경우에는 동작온도 $200^{\circ}C$ 에서 90 %의 높은 감도를 나타내었다. 나노 구조가 아닌 $SnO_2$ 와 ZnO 박막이 가지는 CO와 NOx에 대한 가스 감도에 비해 매우 높은 감도를 가짐을 알 수 있었다.


    [ $SnO_2$ ] and ZnO nanostructures were grown on the surface of thin film by heat treatment of metal Sn, Zn under Ar gas flow and $O_2$ at atmospheric pressure, respectively. The sensitivity of the $SnO_2$ thin film device on which grown nanowires to CO gas(5,000 ppm) was 50 % at the operating temperature of $200^{\circ}C$ . In case of using Pt as catalysts, the sensitivity was enhanced and operating temperature was reduced(73 % at $150^{\circ}C$ ). The sensitivity of the ZnO nanorods device using Cu as catalysts to NOx gas was 90 % at the operating temperature of $200^{\circ}C$ . It was found that the sensitivity to CO and NOx gases for the device on which grown nanostructures was much higher than those for general thin film device.


  • 주제어

    $SnO_2$ .   ZnO .   Nanowire .   Nanorod .   Gas sensor.  

  • 참고문헌 (8)

    1. Z. L. Wang, 'Nanobelts, nanowires, and nanodiskettes of semiconducting oxides' Materials to nanodevices, Adv. Mater. vol. 15, pp. 432-436, 2003 
    2. J. X. Wang, D. F. Liu, et al, 'Growth of $SnO_2 $nanowires with uniform branched structures', Solid State Communications. vol. 130, pp. 89-94, 2004 
    3. C. M. Carney. S. Yoo and S. A. Akbar, '$TiO_2-SnO_2 $nanostructures and their $H_2 $ sensing behavior', Sensors and Actuators B. vol. 108, pp. 29-33, 2005 
    4. Y. Chean, X. Cui, K. Zhang, D. Pan, S. Zhang, B. Wang and J. G. Hou, 'Bulk-quantity synthesis and self-catallytic VLS growth of $SnO_2$ nanowires by lower-temperature evaporation', Chemical Physics letters. vol. 369, pp 16-20. 2003 
    5. Z. W. Pan, Z. R. Dai, and Z. L. Wang, 'Nanobelts of semiconducting oxides', Science. vol. 291, pp. 1947-1949, 2001 
    6. M. Z. Atashbar . S. Singamaneni, 'Room temperature gas sensor based on metallic nanowires' Sensors and Actuators B , vol. 111-112, pp. 13-21, 2005 
    7. B. C. Tofield, Solid State Gas Sensors, Adam Hilger, Bristol and Philadelphia pp. 213-221, 1987 
    8. G. H. Lee et al., 'Fabrication of chestnut bur-like particles covered with ZnO nanowires', Journal of Crystal Growth, vol. 277, Issues 1-4, pp. 15-19, 2004 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Yu, Il ; Lee, Don-Kyu ; Shin, Deuck-Jin ; Yu, Yoon-Sik 2010. "Characteristics of CuO doped WO3 Thick Film for Gas Sensors" 전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 59(9): 1621~1625     

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