Hygroscopic Characteristics of $TiO_{2-x}$ Thin Film Humidity Sensors by RF Magnetron Sputtering

고주파 마그네트론 스퍼터링에 의한 $TiO_{2-x}$ 박막 습도센서의 습도감지특성

$TiO_{2-x}$ thin film humidity sensors have been fabricated by sputtering method and their physical and hygroscopic characteristics have been investigated. The sputtering conditions and sintering conditions affect the sensor's sensitivity toward humidity. AES and SEM micrographs were taken for the analysis of crystal structures, surface morphology caused by adsorbed water vapour. $TiO_{2-x}$ humidity sensors showed negative impedance-humidity characteristics and the sensor which was fabricated by experimental condition 2(rf power of 200W) showed higher sensitivity and linearity than others. Then the slope of the sensor was about $0.794\;K{\Omega}/%RH$ and the response time of $TiO_{2-x}$ humidity sensors was about 2 min. for adsorption and about 3 min. for desorption at the operating temperature of $30^{\circ}C$.

$TiO_{2-x}$ 박막 습도센서를 스퍼터링법에 의해 제조하고, 스퍼터링 조건과 열처리조건에 따른 습도 감지특성 및 동작온도에 따른 특성 등을 조사하였으며, Auger 전자 분광기와 전자현미경으로 그 원인을 분석하였다. $TiO_{2-x}$ 박막 습도센서는 부임피던스 습도특성을 보였으며, rf power가 200 W, 압력은 50 mTorr 및 기판 온도는 $200^{\circ}C$ 에서 증착하고, $600^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리한 소자의 상대습도 변화에 따른 임피던스 변화는 $0.794\;K{\Omega}/%RH$로 가장 컸으며, 응답 시간은 흡착시 약 2분, 탈착시 약 3분이었다.