PSG(800nm)/$Si_3N_4$ (150nm)로 구성된 유전체 membrane 윗면에 heater와 감지전극을 등일면상에 동시에 형성하였다. 제작된 소자의 전체 면적은 $3.78{\times}3.78mm^2$이고, diaphragm의 면적은 $1.5{\times}1.5mm^2$이며, 감지막치 면적은 $0.24{\times}0.24mm^2$였다. 그리고 diaphragm내의 열분포 분석을 유한요소법을 이용하여 수행하였으며, 실제로 제작된 소자의 열분포와 비교하였다. 소비전력은 동작온도 $350^{\circ}C$에서 약 85mW였다. Sn 금속막을 상온과 $232^{\circ}C$의 두 가지 기판온도에서 열증착하였고, 이를 $650^{\circ}C$의 산소분위기에서 3시간 열산화함으로써 $SnO_2$ 감지막을 형성하였다. 그리고 이를 SEM과 XRD로 특성을 분석하였다. 제작된 소자에 대해서 온도 및 습도에 대한 감지막의 영향 및 부탄가스에 대한 반응특성도 조사하였다.
Flat type catalytic combustible hydrogen sensors were fabricated using platinum micro-heaters and sensing material pastes. The platinum micro-heater was formed on an alumina substrate by sputtering method. The paste for the sensing materials was prepared using ${\gamma}-Al_2O_3$ 30 wt%, $SnO_2$ 35 wt%, and Pd/Pt 30 wt% and coated on the platinum micro-heater. The sensing performances were tested for the prepared sensors with different substrate sizes. The micro catalytic combustible hydrogen sensors showed quick response time, high reliability, and good selectivity against various gases(CO, $C_3H_8,\;CH_4$) at low operating temperature of $156^{\circ}\C$.
촉매 구조에 따른 반도체식 가스센서의 가스 감지 특성이 고찰되었다. 촉매로는 Pd를 사용하였고, 0.5 ~ 10wt% 의 다양한 농도로 약 15nm 크기의 $SnO_2$ 분말에 도핑, 가스센서를 제작하였다. 또한 열처리 온도를 $500{\sim}600^{\circ}C$로 다르게 하여 각 촉매 구조에 따른 특성의 변화를 관찰하였다. 그 결과 가스 감지 특성은 열처리 온도가 높을수록 감지 특성이 향상되었고, Pd 농도가 5wt% 에서 감도가 0.65로 좋은 감지 특성을 나타내었다. 5wt% Pd가 도핑된 가스센서는 2시간 동안 $400^{\circ}C$에서 aging 후에도 감도 값이 안정된 우수한 특성을 나타내었다.
With the increasing concern of global warming caused by greenhouse gases owing to the recent industrial development, there is a growing need for advanced technology to control these emissions. Among the various greenhouse gases, nitrogen dioxide (NO2) is a major contributor to global warming and is mainly released from sources, such as automobile exhaust and factories. Although semiconductor-type NO2 gas sensors, such as SnO2, have been extensively studied, they often require high operating temperatures and complicated manufacturing processes, while lacking selectivity, resulting in inaccurate measurements of NO2 gas levels. To address these limitations, a novel sensor using PbS quantum dots (QDs) was developed, which operates at low temperatures and exhibits high selectivity toward NO2 gas owing to its strong oxidation reaction. Furthermore, the use of P3HT conductive polymer improved the thin film quality, reactivity, and reaction rate of the sensor. The sensor demonstrated the ability to accurately measure NO2 gas concentrations ranging from 500 to 100 ppm, with a 5.1 times higher sensitivity, 1.5 times higher response rate, and 1.15 times higher recovery rate compared with sensors without P3HT.
Lee, Jun Ho;Lee, Hyun-Sook;Kim, Wonkyung;Lee, Wooyoung
센서학회지
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제28권3호
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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.
It is well known that the metallo-phthalocyanines (MPcs) are sensitive to toxic gaseous molecules such as NO$_2$ and also chemically and thermally stable and it is recently reported that SnO$_2$ thin films have a selective sensitivity to NO$_2$ and SO$_2$ gas. Therefore, it is interesting to prepare phthalo-cyanine Langmuir-Boldgett(LB) films containing tin as a chemical sensor for NO$_2$ and SO$_2$ gas and test the selectivity with these tin containing LB films. First, in this study, ultra thin films of Octa (2-ethylhexyloxy) tin-phthalocyanine were prepared on various substrates by LB method. $\pi$-A isotherm and transfer characteristics of these films were investigated. The formation of these films was determined by ellipsometry. Intrinsic current-voltage(I-V) characteristics of these films were also measured.
Single layer Sn doped $In_2O_3$ (ITO) films and ITO 50 nm / Au 10 nm / ITO 40 nm (IAI) multilayer films were prepared with electron beam assisted magnetron sputtering on glass substrates. The effects of the Au interlayer, post-deposition atmosphere annealing and intense electron irradiation on the methanol gas sensitivity were investigated at room temperature. As deposited ITO films did not show any diffraction peaks in the XRD pattern, while the IAI films showed the diffraction peak for $In_2O_3$ (400). In this study, the gas sensitivity of ITO and IAI films increased proportionally with the methanol vapor concentration and an intense electron beam irradiated IAI film shows the higher sensitivity than the others film. From the XRD pattern, it is supposed that increased crystallization promotes the gas sensitivity. This approach is promising in gaining improvement in the performance of IAI gas sensors used for the detection of methanol vapor at room temperature.
3가와 5가 이온의 첨가가 전기전도도 및 감응도에 어떤 영향을 미치는가를 확인하기 위하여, In와 Sb를 Tin Oxide에 공침법으로 첨가하였다. Sb는 5가 이온으로 cassiterite 구조에 들어가서 열에너지에 의하여 이들 이온을 여기시켜 전도대로 밀어올리리라고 여겨진다. In 이온은 결정격자 속에 $In^{3+}$로 들어가서 원자가대로 부터 전자를 받게 되고 그러므로써 1가나 2가가 되리라 생각한다. 그러나, 이러한 현상들이 $SnO_{2}$에 존재하는 전위장벽을 2종의 이온첨가에 의하여 일어나는 resistivity에 끼치는 영향과 비교해 볼 때 감응도에는 어떤 영향을 보이는지 고찰하였다.
단원계 및 이원계 촉매를 이용하여 나노 감지 소자를 합성하였고, 이를 이용하여 가연성 후막 가스 센서를 제작, 촉매 시스템에 따른 가스 감지 특성을 비교하였다. 단원계의 경우 Pd 및 Pt를 각각 3wt%로, 이원계의 경우 Pd:Pt 농도를 1:2~2:1wt%로 각각 제어하여 평균 입도가 15 nm 인 $SnO_2$ 나노 분말에 도핑, 감지물질을 합성하였다. 그 후 감지물질을 paste로 만들어 인쇄, 가스센서 제작 후 $450{\sim}600^{\circ}C$의 온도로 열처리하였다. 그 결과 이원계 촉매 시스템을 가진 가스 센서는 시효 시간에 따라 감도 값이 변하는 불안정한 현상을 나타내었다, 그러나 단원계 촉매의 경우 시효 시간이 지나도 감도 값이 안정된 현상을 나타내었다. 특히 3wt% pt를 도핑하여 $500^{\circ}C$에서 열처리한 경우 5시간 시효 후에도 감도 값의 변화 폭이 3.5% 이하의 매우 안정된 특성을 나타내었고 반응 시간도 20초 이하로 매우 빠른 응답 특성을 나타내었다.
Sn doped $In_2O_3$ (ITO) and ITO/Ni/ITO (INI) multilayer films were deposited on the glass substrates with a reactive magnetron sputtering system without intentional substrate heating and then the influence of the Ni interlayer on the methanol gas sensitivity of ITO and INI film sensors were investigated. Although both ITO and INI film sensors have the same thickness of 100 nm, INI sensors have a sandwich structure of ITO 50 nm/Ni 5 nm/ITO 45 nm. The changes in the gas sensitivity of the film sensors caused by methanol gas ranging from 100 to 1000 ppm were measured. It is observed that the INI film sensors show the higher sensitivity than that of the ITO single layer sensors. Finally, it can be concluded that the INI film sensor have the potential to be used as improved methanol gas sensors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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