8YSZ 기판에 증착한 $\textrm{WO}_3$ 박막의 DC 전압에 따른 $\textrm{NO}_X$ 감지특성

Electrical Property Changes of $\textrm{NO}_X$ Sensitive $\textrm{WO}_3$ Thin Films as Applied DC Voltages on 8YSZ Substrate

산소이온 펌핑효과를 나타내는 8% 이트리아가 함유된 ZrO\sub 2\ 이온 전도체를 기판으로 하여 그 위에 NO\sub x\가스에 대해 감지효과를 갖고 있는 것으로 알려져 있는 WO\sub 3\산화물 반도체를 사용하여 박막시편을 제작하였다. 각 소자의 NO\sub x\ 가스에 대한 전기적 특성과 열처리 온도에 따른 미세구조의 변화를 조사하였고, 특히 8YSZ 기판에 가해준 전압에 의한 NO\sub x\ 가스 감지의 증대효과를 조사하였다. 열처리 온도에 따른 WO\sub 3\ 박막표면의 SEM사진의 분석에서 열처리하지 않은 WO\sub 3\ 박막은 비결정질 상태이지만 600℃이상의 열처리 온도에서 결정화가 이루어졌고 사방경계상의 WO\sub 3\ 피크가 나타났으며 온도가 증가함에 따라 (111)면과 (001)면이 특히 많이 성장하였다. 측정온도 400℃에서 8YSZ 기판에 전압을 가하지 않았을 때보다 전압을 가하였을 경우가 더 안정되고 더 큰 응답을 보였으며, 특히 2V 일 때가 가장 높은 감도를 나타내었다. 그리고 NO\sub 2\ 가스보다 NO 가스에 대한 회복특성이 훨씬 우수했다.

$\textrm{WO}_3$ semiconductive film, which is known to have a sensitivity on $\textrm{NO}_X$ gas was prepared on 8YSZ (8% Yttria stabilized $\textrm{ZrO}_2$) ionic conductor substrate that has oxygen ion pumping effect. Microstructure and electrical properity, especially $\textrm{NO}_X$ sensitivity as a function of DC voltage applied to 8YSZ substrate was examined. When the $\textrm{WO}_3$ film was annealed, it showed amorphous structure, while crystallization was occurred at $600^{\circ}$C revealing orthorhombic phase of $\textrm{WO}_3$. As the annealing temperature increases, (111) and (001) peaks of $\textrm{WO}_3$ film was enhanced. At $400^{\circ}C$ when DC voltage was applied, comparing with no DC bias, more stable and large response characteristics was showed, and the best sensitivity was observed at 2V. Recovery characteristics of NO gas was much better that that of $\textrm{NO}_2$ gas.