• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권8호
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• pp.646-650
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• 2012

Multifunctional structures with two kinds of materials have been intensively investigated in order to improve their electrical characteristic with two functions simultaneously. However, the research regarding of multifunctional ceramic sensor is still in a preliminary stage and how to integrate them with low-cost and high-yield mass production process remains a challenge issue. In this study, we fabricated the multifunctional ceramic sensor composed of temperature and gas sensors. Moreover, we investigated the CO sensing properties of three dimensional nanostuctured $Nb_2O_5$ thin film gas sensors fabricated with silica ($SiO_2$ nanosphere (${\O}$= 750 nm). Compared to plain films, the nanostructured films show enhanced gas sensing of greater sensitivity and a faster response. This result reveals that significantly increased sensitivity is an increase in the effective surface area for the adsorption of gas molecules.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.515-523
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• 2015

In this paper, we fabricated and evaluated the gas sensor for the detection of CO gas and $NO_X$ gas among the vehicle exhaust emission gasses. The $SnO_2$ (tin dioxide) layer is used as the detection material, and the thin-film type and the nano-fiber type layers are deposited with various thicknesses using sputtering method and electro spinning method, respectively. The experiments are performed in the chamber where the gas concentration is controlled with mass flow controller. The fabricated devices are applied to the CO and $NO_X$ gas, where the device with the thinner $SnO_2$ layer shows better sensitivity. The nano-fiber has the larger surface area, and the shorter response time and recovery time are obtained. From the experimental results, both types of gas sensors successfully detect CO and $NO_X$ gases, which can be applied to measure those gases from the vehicle emissions.

• Journal of Electrical Engineering and information Science
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• 제3권2호
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• pp.239-244
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• 1998

Piezoelectric pressure sensors and pyroelectric infrared detectors based on ZnO thin film have been integrated with GaAs metal-semiconductor field effect transistor (MESFET) amplifiers. Surface micromachining techniques have been applied in a GaAs MESFET process to form both microsensors and electronic circuits. The on-chip integration of microsensors such as pressure sensors and infrared detectors with GaAs integrated circuits is attractive because of the higher operating temperature up to 200 oC for GaAs devices compared to 125 oC for silicon devices and radiation hardness for infrared imaging applications. The microsensors incorporate a 1${\mu}$m-thick sputtered ZnO capacitor supported by a 2${\mu}$m-thick aluminum membrane formed on a semi-insulating GaAs substrate. The piezoelectric pressure sensor of an area 80${\times}$80 ${\mu}$m2 designed for use as a miniature microphone exhibits 2.99${\mu}$V/${\mu}$ bar sensitivity at 400Hz. The voltage responsivity and the detectivity of a single infrared detector of an area 80${\times}$80 $\mu\textrm{m}$2 is 700 V/W and 6${\times}$108cm$.$ Hz/W at 10Hz respectively, and the time constant of the sensor with the amplifying circuit is 53 ms. Circuits using 4${\mu}$m-gate GaAs MESFETs are fabricated in planar, direct ion-implanted process. The measured transconductance of a 4${\mu}$m-gate GaAs MESFET is 25.6 mS/mm and 12.4 mS/mm at 27 oC and 200oC, respectively. A differential amplifier whose voltage gain in 33.7 dB using 4${\mu}$m gate GaAs MESFETs is fabricated for high selectivity to the physical variable being sensed.

• 한국재료학회지
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• 제10권11호
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• pp.778-783
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• 2000

고주파 스피터 방법으로 제조된 SnO$_2$감지막 위에 에어로졸 화염 증착법으로 알루미나 표면 보호층을 증착하여 SnO$_2$박막 가스 센서의 감지 특성에 미치는 영향에 대햐여 조사하였고, 표면 보호층에 귀금속 Pt를 도핑하여 Pt의 함량이 CO 및 CH(sub)4 가스들의 선택성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. SnO$_2$박막은 R.F power 50 W, 공정 압력 4 mtorr, 기판온도 20$0^{\circ}C$에서 30분간 0.3$\mu\textrm{m}$ 두께로 Pt 전극 위에 제조하였고, 질산알루미늄(Al(NO$_3$).9$H_2O$) 용액을 희석하여 에어로졸 화염증착법으로 알루미나 표면 보호층을 만든후 $600^{\circ}C$에서 6시간동안 산소분위기에서 열처리하였다. 알루미나 표면 보호층이 증착된 SnO$_2$가스 센서소자의 경우 보호층이 없는 가스 센서와 비교하여 CO 가스에 대한 감도는 매우 감소하였으나 CH$_4$가스에 대한 감도 특성은 순수한 SnO$_2$센서 소자와 비슷하였다. 결과적으로 보호층을 이용하여 CH$_4$가스에 대한 상대적인 선택성 증가를 이룰 수 있었다. 특히 표면 보호층에 Pt가 첨가된 센서 소자의 경우 CO 가스에 대해서는 낮은 감도 특성을 나타내었으나 CH$_4$에 대한 감도는 매우 증가하여 CH$_4$가스의 선택성을 더욱 증대시킬 수 있었다. CH$_4$가스 선택성 향상에 미치는 알루미나 표면 보호층과 Pt의 역할에 대하여 고찰해 보았다.

• 센서학회지
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• 제6권5호
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• pp.407-413
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• 1997

기판온도 $300^{\circ}C$에서 열증착법에 의해 p형 <100> Si 기판위에 CuPc(Copper Phthalocyanine) 결정 박막을 증착하였다. X선 회절분석으로부터 CuPc 박막은 a-축 방향으로 성장하였음을 알 수 있었다. CuPc분자들이 기판면위에 수직인 CuPc/Si박막의 광전특성을 조사하기 위하여 수직방향의 전류-전압 (I-V) 특성을 기판 Si의 특성과 비교 관찰하였다. 저항성 접촉을 위해 기판인 p형 Si위에 전극으로 Au를 증착시켰다. Au/Si 접합에 빛을 조사한 결과 전류는 증가하지만 광기전력효과는 관찰되지 않았다. p형 반도체인 CuPc 박막과 기판 p-Si의 접합은 장벽을 형성하지 않기 때문에 빛을 조사하지 않았을 때의 I-V 특성은 저항성을 나타낸다. 빛을 조사하였을 때 CuPc/Si 접합의 증가된 광전류는 Si 웨이퍼보다 현저하게 큰 것을 알 수 있다. 따라서 CuPc 층이 600 nm 파장에서의 붉은 빛을 현저하게 흡수하여 광전류에 기여하는 다량의 광캐리어를 형성함을 알 수 있다. CuPc/Si 박막은 $J_{sc}$ (short-circuit photocurrent) $4.29\;mA/cm^{2}$와 $V_{oc}$ (open circuit photovoltage) 12 mV의 광기전력 특성을 보여준다.

• 센서학회지
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• 제24권6호
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• pp.404-411
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• 2015

A stoichiometric mixture of evaporating materials for $BaAl_2Se_4$ single crystal thin films was prepared from horizontal electric furnace. To obtain the single crystal thin films, $BaAl_2Se_4$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperatures were $610^{\circ}C$ and $410^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of $BaAl_2Se_4$ single crystal thin films measured from Hall effect by van der Pauw method are $8.29{\times}10^{-16}cm^{-3}$ and $278cm^2/vs$ at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the $BaAl_2Se_4$ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_g(T)=3.4205eV-(4.3112{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+232 K)$. The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the $BaAl_2Se_4$ have been estimated to be 249.4 meV and 263.4 meV, respectively, by means of the photocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the ${\Delta}so$ definitely exists in the ${\Gamma}_5$ states of the valence band of the $BaAl_2Se_4/GaAs$ epilayer. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_1$-, $B_1$-exciton for n =1 and $C_{31}$-exciton peaks for n=31.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권6호
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• pp.43-49
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• 2000

ALE(atomic layer epitaxy)법을 이용하여 (100)면의 Si 기판위에 TiN 박막을 증착하였다. 증착된 TiN 박막을 XRD, 4-point probe, AFM, AES, SEM등의 장비를 사용하여 분석하였다. ALE법에 의한 TiN의 증착을 위한 반응 전구체(precusor)로는 TEMAT(tetrakis (ethylmethylamino)titanium)와 반응 가스로는 $NH_3$를 사용하였다. 표면 포화반응을 형성하기 위해 각 반응 기체는 TEMAT-$N_2-NH_3-N_2$의 순서로 교대로 반응로에 주입하였다. 그 결과 TiN 박막은 150 ~ 220 $^{\circ)C$에서 자기 제어 성장(self-limiting growth) 기구에 의한 박막 증착 특성을 보였다. 증착된 TiN 박막은 증착율이 4.5 ${\AA}$/ cycle로 일정하였고, 비정질 (amorphous)의 구조를 보였다. 박막의 저항율과 표면 평균 거칠기는 210~230${\mu}{\Omega}{\cdot}$cm와 7.9~9.3${\AA}$로 측정되었다. TiN 박막을 2000 ${\AA}$의 두께로 증착하였을 때, 폭이 0.43${\mu}$m이고 단차비 (aspect ratio)가 6인 트렌치 구조에서 매우 우수한 단차피복성을 보였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권spc호
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• pp.30-36
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• 2022

수처리 후 직접 해양으로 배출하는 산업시설 등에서 Hazardous and Noxious Substance (HNS) 농도 변화를 연속 자동 측정하기 위한 센서의 기본적 성능으로 상온에서도 ppb 수준의 검출이 가능한 센서가 필요하다고 판단하여 기존의 센서의 감도를 높이기 위한 방법을 제안하였다. 우선 나노입자 박막에 전도성 탄소계 첨가물을 이용하여 필름의 전도도를 높이는 방법과 촉매 금속을 이용하여 표면에서의 이온 흡착도를 높이는 방법에 대해서 각각 연구하였다. 전도성 개선을 위해서 ITO 나노입자를 활용한 필름에 carbon black을 첨가물로 선택하여, 첨가물 함유량에 따른 센서의 성능변화를 관찰하였다. 그 결과 CB 함량 5 wt% 정도에서 전도성 증가에 의한 저항과 응답시간의 변화를 관찰할 수 있었고, 유기용제를 대상으로 한 실험에서 검출하한은 250 ppb 정도까지 낮아지는 것을 확인하였다. 또한 액체 중 이온 흡착도를 높이기 위하여 센서 표면에 촉매로 Au를 스퍼터로 제작한 표면 촉매층을 형성한 시료를 이용한 실험에서 센서의 응답은 20% 이상 증가하고 평균 검출하한은 61 ppm까지 낮아지는 것을 확인하였다. 이 결과로부터 금속산화물 나노입자를 활용한 화학저항형 센서가 상온에서도 수십 ppb 정도의 HNS를 검출할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.130-137
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• 2008

$La_{0.7}Sr_{0.3}MnO_3$ 박막을 rf 마그네트론 스퍼터를 이용하여 챔버 내 산소가스유량비를 0, 40, 80 sccm 으로 조절하고 후열처리 공정 없이 기판온도를 $350^{\circ}C$로 유지하면서 $SiO_2$/Si(100) 및 Si(100) 기판에 증착하였다. 증착된 $La_{0.7}Sr_{0.3}MnO_3$ 박막은 $SiO_2$/Si(100), Si(100) 기판 모두 (100), (110), (200)면을 갖는 polycrystalline 상태였으며, oxygen flow rate이 증가함에 따라 박막의 grain size가 증가하였다. 증가되는 grain size로 인하여 grain boundary가 감소하였고 따라서 높은 oxygen flow rate에서 증착된 박막은 면저항이 감소하는 현상을 나타내었다. $SiO_2$/Si 기판과 Si 기판에 증착된 LSMO 박막의 TCR 값은 약 -2.0 $\sim$ -2.2%를 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.1710-1712
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• 1999

암모니아가스에 민감한 In이 도핑된 ZnO(ZnO:In) 박막을 In 박막$(100{\AA})$ 및 ZnO박막$(3000{\AA})$의 연속적인 증착과 열처리공정을 통하여 제조하고, 이와 같은 방법으로 Al과 In이 도핑된 ZnO (ZnO:Al, In) 박막을 In 박막과 ZnO:Al 박막의 연속적인 증착과 같은 조건에서의 열처리를 통하여 제조하였다. 기판은 $1000{\AA}$의 산화막이 열적으로 성장되어 있는 Si 기판을 사용하였다. In/ZnO 및 In/ZnO:Al 박막 이중층의 열처리온도에 따른 구조적 및 전기적 특성을 x-선회절기, 주사전자현미경, 오제전자분광법 및 4점측정시스템을 통하여 조사하였다. 이들 막에 대하여 열처리온도에 따른 암모니아가스에 대한 감도, 선택성 및 시간응답특성을 구하였다. 열처리온도 $400^{\circ}C$, 동작온도 $300^{\circ}C$에서 100 ppm의 암모니아가스를 주입한 결과 140 %의 최대감도를 나타내었으며 CO, $NO_x$ 가스에 대한 감도는 아주 낮은 것으로 나타났다.