[ $NO_2$ ] Gas Sensing Characteristics of Carbon Nanotubes

탄소 나노튜브를 이용한 이산화질소 감지 센서의 특성

Carbon nanotubes (CNT) which were grown, on the alumina substrate with a pair of comb-type Au electrodes, by plasma enhanced chemical vapor deposition have been investigated for $NO_2$ gas sensor. The electrical resistance of CNT film decreased with temperature, indicating a semiconductor type of CNT, and also the resistance of CNT sensor decreased with increasing $NO_2$ concentration. Upon exposure to $NO_2$ gas, the electrical resistance of CNT film sensor rapidly decreased within 3 minutes, and then showed a constant value after $20\~30$ minutes. It is found that the sensitivity of CNT sensor has been improved by air oxidation. The CNT sensor oxidized at $450^{\circ}C$ for 30 minutes showed higher sensitivity value than that without oxidation by $27\%$, even for a low 250 ppb $NO_2$ concentration at operating temperature of $200^{\circ}C$. But it needs a recovery time more than 20 minutes for reuse after detection of $NO_2$ gas.

알루미나 기판에 빗살 모양의 금 전극을 형성한 후 플라즈마 화학기상법으로 탄소 나노튜브를 성장하여 이산화질소 감지 특성을 조사하였다. 탄소 나노튜브 센서의 전기저항은 온도 증가에 따라 감소하는 반도체 특성을 보였으며, 또한 이산화질소의 농도가 증가하면 센서의 전기 저항은 감소하였다. 이산화질소의 흡착에 따라 탄소 나노튜브 센서의 전기저항은 초기 3분 이내에서는 급격히 감소하였으며 $20\~30$분 후에는 일정한 값을 유지하였다. 탄소 나노튜브 센서의 감도는 공기속에서 산화 열처리하면 증가되었다. $450^{\circ}C$에서 30분간 산화 열처리한 탄소 나노튜브 센서는 작동온도 $v$에서 낮은 이산화질소 농도인 250 ppb 에서도 $27\%$의 큰 감도를 보였다. 그러나 이산화질소 검출 후 재사용하기 위하여는 20분 이상의 회복 시간이 요구되고 있다.