다공질 실리콘을 이용한 마이크로센서와 마이크로액츄에이터의 연구는 현재 초기단계에 있기 때문에, 지금까지 발광 다이오드나 화학 센서 등과 같은 몇몇 응용 소자가 발표된 수준에 머물러 있다. 본 논문에서는 화학 센서와 광소자를 중심으로 다공질 실리콘 센서 및 액추에이터 연구현황을 고찰 보고하고자 한다. 정전용량형 다공질 실리콘 습도센서의 감습 특성은 비선형이였으며, 저습보다는 $40\%RH$ 이상의 고습영역에서 더 높은 감도를 나타내었다. 다공질 실리콘 $n^+-p-n^+$ 소자는 에탄올에 노출되었을 때 소자 전류가 급격히 증가하였다. 다공질 실리콘 다이어프램에 제작된 $p^+-PSi-n^+$ 다이오드는 광 스위칭 현상을 나타내어 광센서 또는 광스위치로써의 응용 가능성을 보여주었다. 다공질 실리콘에 365nm를 조사해서 얻어진 광루미네센스(PL)는 넓은 스펙트럼을 보였으며, 피크 파장은 610 nm이었다. ITO/PSi/In LED의 전계발광(EL)스펙트럼은 PL에 비해 약간 더 넓은 영역에 걸쳐 나타났으며, 피크 에너지가 단파장(535nm)으로 이동하였다.
Electrically conductive polypyrrole-polyvinylpyrrolidone (PPy-PVP) nanofiber mats with a core-shell structure have been successfully fabricated by a two-step process: the formation of FeCl3-containing PVP nanofiber mat by electrospinning, and the vapor-phase polymerization (VPP) of pyrrole monomer on the mat in a sealed chamber at room temperature. Surface morphology and chemical composition of the PPy-PVP mat were characterized by SEM, EDX and FTIR analyses. The as-prepared nonwoven mat was composed of PPy-PVP nanofibers with an average diameter of 300 nm. The sheet conductivity of the nanofiber mat was measured to be approximately 0.01 S/cm by a four-point probe. We have also investigated gas-sensing properties of PPy-PVP nanofiber mat upon exposure to methanol vapor. The PPy-PVP nanofiber sensors were observed to have excellent methanol-sensing performance. The nanofiber-based core-shell nanostructure could give an opportunity to fabricate a highly sensitive and fast response sensor due to its high surfaceto-volume ratio.
This paper describes the fabrication and characteristics of Schottky micro hydrogen sensors for high temperatures by using polycrystalline(poly) 3C - SiC thin film grown on Si substrates with thermal oxide layer using APCVD. Pd/poiy 3C-SiC Schottky diodes were made and evaluated by I-V and C-V measurements. Electric current density and barrier height voltage were $2\times10^{-3}\;A/cm^2$ and 0.58 eV, respectively. These devices could operate stably at about $400^{\circ}C$. According to $H_2$ concentrations, their barrier height($\Phi_{Bn}$) were changed 0.587 eV, 0.579 eV, 0.572 eV and 0.569 eV, respectively. the current was increased. Characteristics of implemented sensors have been investigated in terms of sensitivity, linearity of response, response rate and response time. Therefore, from these results, Pd/poly 3C-SiC Schottky devices have very high potential for high temperature chemical sensor applications.
In this study, we propose a multichannel interdigitated capacitor (IDC) sensor for detecting the bitterness of coffee. The operating principle of the device is based on the variation in capacitance of a sensing membrane in contact with a bitter solution. Four solvatochromic dyes, namely, Nile red, Reichardt's dye, auramine-O, and rhodamine-B, were mixed with polyvinylchloride (PVC) and N,N-dimethylacetamide (DMAC), to create four different types of bitter-sensitive solutions. These solutions were then individually inserted into four interdigitated electrodes (IDEs) using a spin coater, to prepare four distinct IDC sensors. The sensors are capable of detecting bitterness-inducing chemical compounds in any solution, at concentrations of approximately $1{\mu}M$ to 1 M. The sensitivity of the IDC bitterness sensor containing the Reichardt's dye sensing-membrane was approximately 1.58 nF/decade. The multichannel sensor has a response time of approximately 6 s, and an approximate recovery time of 5 s. The proposed sensor offers a stable sensing response and linear sensing performance over a wide measurement range, with a correlation coefficient ($R^2$) of approximately 0.972.
Kim, Jae-Hun;Zheng, Yifang;Mirzaei, Ali;Kim, Sang Sub
한국재료학회지
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제26권12호
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pp.741-750
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2016
Nanofibers(NFs), because of their high surface area and nanosized grains, have appropriate morphologies for use in chemiresistive-type sensors for gas detection applications. In this study, a highly sensitive and selective CO gas sensing material based on Au-decorated $SnO_2$ NFs was fabricated by electrospinning. $SnO_2$ NFs were synthesized by electrospinning and subsequently decorated with various amounts of Au nanoparticles(NPs) by sputtering; this was followed by thermal annealing. Different characterizations showed the successful formation of Au-decorated $SnO_2$ NFs. Gas sensing tests were performed on the fabricated sensors, which showed bell-shaped sensing behavior with respect to the amount of Au decoration. The best CO sensing performance, with a response of ~20 for 10 ppm CO, was obtained at an optimized amount of Au (2.6 at.%). The interplay between Au and $SnO_2$ in terms of the electronic and chemical sensitization by Au NPs is responsible for the great improvement in the CO sensing capability of pure $SnO_2$ NFs, suggesting that Au-decorated $SnO_2$ NFs can be a promising material for fabricating highly sensitive and selective chemiresistive-type CO gas sensors.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제14권5호
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pp.273-277
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2013
A unified potentiostat circuit for both $O_2$- and $H_2O_2$- based electrochemical glucose sensors was proposed and its function was verified by circuit simulations and measurement results of a fabricated chip. This circuit consisted of an operational amplifier, a comparator and current mirrors. The proposed circuit was fabricated with a $0.13{\mu}m$ thick oxide CMOS process and an active area of $360{\mu}m{\times}100{\mu}m$. The measurements revealed an input operation range from 0.5 V to 1.6 V in the $H_2O_2$- based bio-sensor and from 1.7 V to 2.6 V in the $O_2$- based bio-sensor with a supply voltage of 3.3 V. The evaluation results showed that the proposed potentiostat circuit is suitable for measuring the electrochemical cell currents of both $O_2$- and $H_2O_2$- based glucose sensors.
Nanomaterial have grown from scientific interest to commercial products and the nanomaterial market has grown 19.1 % each year. As the nanomaterial market size increases, it is expected that nanomaterial production will increase and its contamination of outdoor environmental system will also increase in the form of industrial waste. Since most of nanomaterials are known as biologically non-degradable materials, nanomaterials will accumulate in the environment, and this will increase the potential threats to human health along the food chain. Recent studies have investigated the toxicity effect of nanomaterials due to their size, chemical composition and shape. For the development of nanomaterial while taking human health into consideration, a nanomaterial detecting sensor is required. In this paper, we have observed the trend of nanomaterial detecting sensor of mechanical, electrochemical, optical and kelvin probe force microscopy sensors and we believe that this trend will shed the light on the development of real-life nanomaterial detecting sensors.
This paper describes the development of a surface acoustic wave gas sensor that is designed to detect volatile gas by monitering phase change of output signal as a function of time. The sensor consists of SAW oscillators with a center frequency of 100 MHz fabricated on $128^{\circ}$ Y-Z $LiNbO_{3}$ substrates. Experimental results, which show the phase change of output signal under the absorption of volatile gas onto sensors, are presented. The proposed sensor has the properties of high sensitivity compare to the conventional SAW gas sensor and chemical selectivity. Thus, it is thought these results are applicable for use in sensor array of an high performance electronic nose system.
There is currently much interest in the development of instruments that emulate the senses of humans. Increasingly, there is demand for mimicking the human sense of smell, which is a sophisticated chemosensory system. An electronic nose system is applicable to a large area of industries including environmental monitoring. We have designed a protable electronic nose system using an array of commercial chemical gas sensors for recognizing and analyzing the various odours. In this paper, we have implemented a portable electronic nose system using an array of gas sensors for recognizing and analyzing VOCs (Volatile Organic Compounds) in the field. The accuracy of a portable electronic nose system may be lower than an instrument such as GC/MS (Gas Chromatography/Mass Spectrometer). However, a portable electronic nose system could be used on the field and showed fast response to pollutants in the field. Several different algorithms for odours recognition were used such as BP (Back-Propagation) or LM-BP (Levenberq-Marquardt Back-Propagation). We applied RBF (Radial Basis Function) Network for recognition and quantifying of odours, which has simpler and faster compared to the previously used algorithms such as BP and LM-BP.
Pd nanoparticles (NPs) were successfully functionalizedon the surfaces of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) by dendrimer-mediated synthesis. The hydrogen sensing properties of the Pd NPs functionalized SWNTs were investigated. Pd NPs-dendrimer-SWNTs sensors show much better speedsand superior recovery rates but lower sensitivity compared to Pd NPs-functionalized SWNTs directly fabricated due to the existence of dendrimers. Pyrolysis of the dendrimers by heat treatment resulted in a fast response time and high sensitivity owing to the reduced length of the dendrimers. These results demonstrate that the heat treatment of dendrimers in Pd NPs-dendrimer-SWNTs sensors can enable significant electrical conductance modulation upon exposure to extremely low concentrations (10 ppm) of hydrogen gas ($H_2$) in air.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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