Song, Young Geun;Shim, Young-Seok;Han, Soo Deok;Lee, Hae Ryong;Ju, Byeong-Kwon;Kang, Chong Yun
센서학회지
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제25권3호
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pp.184-188
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2016
Highly ordered $SnO_2$ and NiO nanocolumns have been successfully achieved by glancing-angle deposition (GLAD) using an electron beam evaporator. Nanocolumnar $SnO_2$ and NiO sensors exhibited high performance owing to the porous nanostructural effect with the formation of a double Schottky junction and high surface-to-volume ratios. When all gas sensors were exposed to various gases such as $C_2H_5OH$, $C_6H_6$, and $CH_3COCH_3$, the response of the highly ordered $SnO_2$ nanocolumn were over 50 times higher than that of the $SnO_2$ thin film. This work will bring broad interest and create a strong impact in many different fields owing to its particularly simple and reliable fabrication process.
Extensive research efforts are directed toward the development of highly sensitive gas sensors using novel nanostructured materials. Among the different strategies for producing sensor devices based on nanosized building blocks, polymeric fiber templating approach which is combined by chemical and physical synthesis routes was attracted much attention. This unique morphology increases the surface area and reduces the interfacial area between film and substrate. Consequently, the surface activity is markedly enhanced while deleterious interfacial effects between film and substrate are significantly reduced. Both effects are highly advantageous for gas sensing applications. In this presentation, facile synthesis of hollow and porous metal oxide nanostructures and their applications in chemical sensors will be discussed.
Synthesizing low-dimensional structures of oxide semiconductors is a promising approach to fabricate highly efficient gas sensors by means of possible enhancement in surface-to-volume ratios of their sensing materials. In this work, vertically aligned zinc oxide (ZnO) nanorods are successfully synthesized on a transparent glass substrate via seed-mediated hydrothermal synthesis method with the use of a ZnO nanoparticle seed layer, which is formed by thermally oxidizing a sputtered Zn metal film. Structural and optical characterization by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Raman spectroscopy reveals the successful preparation of the ZnO nanorods array of the single hexagonal wurtzite crystalline phase. From gas sensing measurements for the nitrogen dioxide (NO2) gas, the vertically aligned ZnO nanorod array is observed to have a highly responsive sensitivity to NO2 gas at relatively low concentrations and operating temperatures, especially showing a high maximum sensitivity to NO2 at 250 ℃ and a low NO2 detection limit of 5 ppm in dry air. These results along with a facile fabrication process demonstrate that the ZnO nanorods synthesized on a transparent glass substrate are very promising for low-cost and high-performance NO2 gas sensors.
Utilizing low-dimensional structures of oxide semiconductors is a promising approach to fabricate relevant gas sensors by means of potential enhancement in surface-to-volume ratios of their sensing materials. In this work, vertically aligned cupric oxide (CuO) nanorods are successfully synthesized on a transparent glass substrate via seed-mediated hydrothermal synthesis method with the use of a CuO nanoparticle seed layer, which is formed by thermally oxidizing a sputtered Cu metal film. Structural and optical characterization by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Raman spectroscopy reveals the successful preparation of the CuO nanorods array of the single monoclinic tenorite crystalline phase. From gas sensing measurements for the nitrogen monoxide (NO) gas, the vertically aligned CuO nanorod array is observed to have a highly responsive sensitivity to NO gas at relatively low concentrations and operating temperatures, especially showing a high maximum sensitivity to NO at 200 ℃ and a low NO detection limit of 2 ppm in dry air. These results along with a facile fabrication process demonstrate that the CuO nanorods synthesized on a transparent glass substrate are very promising for low-cost and high-performance NO gas sensors.
A metal oxide semiconductor gas sensor is operated by measuring the changes in resistance that occur on the surface of nanostructures for gas detection. ZnO, which is an n-type metal oxide semiconductor, is widely used as a gas sensor material owing to its high sensitivity. Various ZnO nanostructures in gas sensors have been studied with the aim of improving surface reactions. In the present study, the sol-gel and vapor phase growth techniques were used to fabricate nanostructures to improve the sensitivity, response, and recovery rate for gas sensing. The sol-gel method was used to synthesize SnO2 nanoparticles, which were used as the seed layer. The nanoparticles size was controlled by regulating the process parameters of the solution, such as the pH of the solution, the type and amount of solvent. As a result, the SnO2 seed layer suppressed the aggregation of the nanostructures, thereby interrupting gas diffusion. The ZnO nanostructures with a sol-gel processed SnO2 seed layer had larger specific surface area and high sensitivity. The gas response and recovery rate were 1-7 min faster than the gas sensor without the sol-gel process. The gas response increased 4-24 times compared to that of the gas sensor without the sol-gel method.
This paper proposes the extension of the dynamic range in complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensors (CIS) using switching operation of in-pixel inverter. A CMOS inverter is integrated in each unit pixel of the proposed CIS for switching operations. The n+/p-substrate photodiode junction capacitances are added to each unit pixel. When the output voltage of the photodiode is less than half of the power supply voltage of the CMOS inverter, the output voltage of the CMOS inverter changes from 0 V to the power supply voltage. Hence, the output voltage of the CMOS inverter is adjusted by changing the supply voltage of the CMOS inverter. Thus, the switching point is adjusted according to light intensity when the supply voltage of the CMOS inverter changes. Switching operations are then performed because the CMOS inverter is integrated with in each unit pixel. The proposed CIS is composed of a pixel array, multiplexers, shift registers, and biasing circuits. The size of the proposed pixel is $10{\mu}m{\times}10{\mu}m$. The number of pixels is $150(H){\times}220(V)$. The proposed CIS was fabricated using a $0.18{\mu}m$ 1-poly 6-metal CMOS standard process and its characteristics were experimentally analyzed.
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.
Jo, Ye-Won;Lee, Sung-Gap;Yeo, Jin-Ho;Lee, Dong-Jin
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제17권3호
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pp.159-162
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2016
We studied an electrolyte-dielectric metal (EDM) device based on a Si3N4 layer-coated anodic aluminium oxide (AAO) template for chemical sensors. The AAO templates were fabricated using a two-step anodization procedure at 0℃ and 70 V in 0.3 M oxalic acid, after which the Si3N4 was deposited on them using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The average pore size was approximately 106 nm and the depth of the AAO templates was 24.6 nm to 86.5 nm. The Si3N4 layer-coated AAO is more stable than a single AAO template.
고온에서 이용 가능한 수소 센서에 관해 연구하였다. 센서는 $Pd/Ta_2O_5/SiC$으로 구성된 MOS 구조로 제작되었으며, $Ta_2O_5$ 박막은 급속 열 산화법(RTO)법으로 형성하였다. 본 연구에서는 3가지 다른 패턴의 팔라듐(Pd) 전극으로 만든 센서를 제작하여, Pd 전극의 형태가 응답 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과, 센서는 Pd 전극의 채워진 면적이 클수록, 정전용량의 응답특성이 개선됨을 확인하였다.
The aim of this study was to develop a portable electronic nose system for freshness measurement of meats, which could be an alterative of subjective measurements of human nose and time-consuming measurements of conventional gas chromatograph methods. The portable electronic system was o optimized by comparing the measurement sensitivity and hardware efficiency, such as power consumption and dimension reduction throughout two stages of the prototypes. The electronic nose systems were constructed using an array of four different metal oxide semiconductor sensors. Two different configurations of sensor array with dimension were designed and compared the performance respectively. The final prototype of the system showed much improved performance on saving power consumption and dimension reduction without decrease of measurement sensitivity of pork freshness. The results show the potential of constructing a portable electronic system for the measurement of meat quality with high sensitivity and energy efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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