We present the detection characteristics of nitrogen monoxide(NO) gas using p-type copper oxide(CuO) thin film gas sensors. The CuO thin films were fabricated on glass substrates by a sol-gel spin coating method using copper acetate hydrate and diethanolamine as precursors. Structural characterizations revealed that we prepared the pure CuO thin films having a monoclinic crystalline structure without any obvious formation of secondary phase. It was found from the NO gas sensing measurements that the p-type CuO thin film gas sensors exhibited a maximum sensitivity to NO gas in dry air at an operating temperature as low as $100^{\circ}C$. Additionally, these CuO thin film gas sensors were found to show reversible and reliable electrical response to NO gas in a range of operating temperatures from $60^{\circ}C$ to $200^{\circ}C$. It is supposed from these results that the p-type oxide semiconductor CuO thin film could have significant potential for use in future gas sensors and other oxide electronics applications using oxide p-n heterojunction structures.
This paper describes the fabrication and characterization of graphene based carbon dioxide ($CO_2$) gas sensors. Graphene was synthesized by thermal decomposition of SiC. The resistivity $CO_2$ gas sensors were fabricated by pure graphene and graphene decorated Au nanoparticles (NPs). The Au NPs with size of 10 nm were decorated on graphene. Au electrode deposited on the graphene showed Ohmic contact and the sensors resistance changed following to various $CO_2$ concentrations. Resulting in resistance sensor using pure graphene can detect minimum of 100 ppm $CO_2$ concentration at $50^{\circ}C$, whereas Au/graphene can detect minimum 2 ppm $CO_2$ concentration at same at $50^{\circ}C$. Moreover, Au NPs catalyst improved the sensitivity of the graphene based $CO_2$ sensors. The responses of pure graphene and Au/graphene are 0.04% and 0.24%, respectively, at $50^{\circ}C$ with 500 ppm $CO_2$ concentration. The optimum working temperature of $CO_2$ sensors is at $75^{\circ}C$.
Lee, Jun Ho;Lee, Hyun-Sook;Kim, Wonkyung;Lee, Wooyoung
Journal of Sensor Science and Technology
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v.28
no.3
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pp.139-145
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2019
Precautionary detection of chemical warfare agents (CWAs) has been an important global issue mainly owing to their toxicity. To achieve proper detection, many studies have been conducted to develop sensitive gas sensors for CWAs. In particular, metal-oxide semi-conductors (MOS) have been investigated as promising sensing materials owing to their abundance in nature and excellent sensitivity. In this review, we mainly focus on various MOS-based gas sensors that have been fabricated for the detection of two specific CWA simulants, 2-chloroethyl ethyl sulfide (2-CEES) and dimethyl methyl phosphonate (DMMP), which are simulants of sulfur mustard and sarin, respectively. In the case of 2-CEES, we mainly discuss $CdSnO_3-$ and ZnO-based sensors and their reaction mechanisms. In addition, a method to improve the selectivity of ZnO-based sensors is mentioned. Various sensors and their sensing mechanisms have been introduced for the detection of DMMP. As the reaction with DMMP may directly affect the sensing properties of MOS, this paper includes previous studies on its poisoning effect. Finally, promising sensing materials for both gases are proposed.
Sensor nodes in ubiquitous sensor networks require autonomous replacement of deteriorated gas sensors with reserved sensors, which has led us to develop an encapsulation technique to avoid poisoning the reserved sensors and an autonomous activation technique to replace a deteriorated sensor with a reserved sensor. Encapsulations of $In_2O_3$ nanoparticles with poly(ethylene-co-vinyl alcohol) (EVOH) or polyvinylidene difluoride (PVDF) as gas barrier layers are reported. The EVOH or PVDF films are used for an encapsulation of $In_2O_3$ as a sensing material and are effective in blocking $In_2O_3$ from contacting formaldehyde (HCHO) gas. The activation process of $In_2O_3$ by removing the EVOH through heating is effective. However, the thermal decomposition of the PVDF affects the property of the $In_2O_3$ in terms of the gas reactivity. The response of the sensor to HCHO gas after removing the EVOH is 26%, which is not significantly different with the response of 28% in a reference sample that was not treated at all. We believe that the selection of gas barrier materials for the encapsulation and activation of $In_2O_3$ should be considered because of the ill effect the byproduct of thermal decomposition has on the sensing materials and other thermal properties of the barrier materials.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.20
no.10
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pp.114-119
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2006
In this paper, measurement of hydrogen gas using three kinds of gas sensors were studied for improving selectivity and quantification on hydrogen gas. Output characteristics for each sensors were analyzed to some concentrations of hydrogen gas. It was illustrated that the wide range of hydrogen gas concentrations upto 10,000[ppm] can be reliably measured from investigation of concentration ranges with high amplitudes and good resolutions. Also, the combinations of outputs from three kinds sensors were able to improve the selectivity of hydrogen gas.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.25
no.4
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pp.407-416
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1988
Thick film city gas sensors were fabricated using \ulcornerFe2O3 and \ulcorner-Fe2O3 as raw materials. Their electrical properties and sensitivity characteristics were investigated and the surface conditions for various firing temperatures were analyzed. The fabricated devices exhibited high sensitivity to butane gas(75~80% n 1, 000ppm butane ambient). Also they showed good selectivity and long-term stability. A city gas alarm system using fabricated sensors was made for the practical application.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.23
no.8
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pp.622-626
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2010
Cu doped $SnO_2$ thick films for gas sensors were fabricated by screen printing method on alumina substrates and annealed at $500^{\circ}C$ in air, respectively. Structural properties of $SnO_2$ by X-ray diffraction showed (110), (101) and (211) dominant tetragonal phase. The effects of catalyst Cu in $SnO_2$-based gas sensors were investigated. Sensitivity of $SnO_2$:Cu sensors to 2,000 ppm $CO_2$ gas and 50 ppm $H_2S$ gas was investigated for various Cu concentration. The highest sensitivity to $CO_2$ gas and $H_2S$ gas of Cu doped $SnO_2$ gas sensors was observed at the 8 wt% and 12 wt% Cu concentration, respectively. The improved sensitivity in the Cu doped $SnO_2$ gas sensors was explained by decrease of electron depletion region in Cu and $SnO_2$ junction, and increase of reactive oxygen and surface area in the $SnO_2$.
Nano-sized $SnO_2$ thick films were prepared by a screen-printing method onto $Al_2O_3$ substrates. The sensing characteristics were investigated by measuring the electrical resistance of each sensor in a test box as a function of the detection gas. The nano-sized $SnO_2$ thick film sensors were treated in a $N_2$ atmosphere. The structural properties of the nano $SnO_2$with a rutile structure according to XRD showed a (110) dominant $SnO_2$ peak. The particle size of $SnO_2$:Ni nano powders at Ni 8 wt% was about 45 nm, and the $SnO_2$ particles were found to contain many pores according to the SEM analysis. The sensitivity of the nano $SnO_2$-based sensors was measured for 5 ppm $CH_4$ gas and $CH_3CH_2CH_3$ gas at room temperature by comparing the resistance in air with that in the target gases. The results showed that the best sensitivity of $SnO_2$:Ni and $SnO_2$:Co sensors for $CH_4$ gas and $CH_3CH_2CH_3$ gas at room temperature was observed in $SnO_2$:Ni sensors doped with 8 wt% Ni. The response time of the $SnO_2$:Ni gas sensors was 10 seconds and recovery time was 15 seconds for the $CH_4$ and $CH_3CH_2CH_3$ gases.
$NiO,\;Cu_2O,\;Mn_2O_3$ and $Cr_2O_3$ as p-type semiconductors were added in CoO with 15 wt.% ethylene glycol binder and measured the butane gas sensing characteristics. The highest sensitivity is obtained for the NiO-CoO sensors. CoO-20 at.% NiO sensor with 15 wt.% ethylene glycol binder sintered at $1100^{\circ}C$ for 24 h exhibits high sensitivity of 90 % to 5000 ppm butane gas at the sensor temperature of $250^{\circ}C$, compared to low sensitivities at the low operating temperature for commercial sensors. Response and recovery times are, respectively, within few seconds and 1min in the static flow system, indicating rapid adsorption and desorption of butane gas on sensor surface even at this low temperature.
The problems associated with the synthesis, characterization and application of $SnO_2$-Au nanocomposites for the optimization of conductometric gas sensors have been discussed in this report. Nanocomposites have been synthesized on the surface of $SnO_2$ films using successive ionic layer deposition(SILD) method. It has been shown that the proposed approach to surface modification of metal oxide films is an excellent method for the optimization of the operating characteristics of $SnO_2$-based gas sensors, being developed for the detection of reducing gases as well as ozone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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