| 초록 |
인간의 코를 대신하는 가스 센서는 나노 기술의 발전으로 성능이 대폭 향상되었으며, 극 미량의 가스를 감지해야하는 산업과 군사, 환경, 의료 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 다양한 재료와 방식의 가스 센서가 개발 되고 있으며, 최근 사물인터넷 시대의 도래와 함께 웨어러블 장치로서 가스 센서가 큰 화두로 떠오르고 있다. 웨어러블 장치에 가스 센서가 적용되기 위해 우선 센서 구동 전력 소모가 작아야 되며, 유연한 기판에 적용하여 구부리거나 당겨도 그 특성이 유지 되어야 한다. 또한 신체에 직접 적용할 수 있도록 생체 친화적인 소자로 구성되어야 하며, 상온에서 안정적으로 작동할 수 있어야 한다. 지금까지 상온에서 구동 가능한 웨어러블 가스 센서로 graphene, CNT와 다양한 1 차원 나노 구조체 재료들이 연구 되어 왔다. 하지만 아직 상온 가스 센서 성능의 미성숙, 복잡한 공정, 반복 생산의 어려움, 고비용 등의 문제로 실제 웨어러블 제품에 적용하기 어렵다. 이번 연구에서는 이러한 점들 해결하기 위하여 단결정 실리콘 박막을 이용한 새로운 형태의 웨어러블 상온 가스 센서를 제안하였다. 실리콘은 가장 대표적인 반도체 물질로 저렴한 가격으로 다양한 방식의 공정이 개발되어 있다. 박막 형태의 실리콘을 유연한 폴리머 기판 위에 전사하고 IDE 타입의 전극을 구성하여 NO2, NH3 등 다양한 가스를 흘려주며 전기 저항 변화를 측정하였다. 만들어진 센서는 상온에서 NO2 가스에 대하여 높은 선택성을 나타내었으며, 100이상의 감도와 (Rgas/Rair) 60초 이내의 빠른 반응과 회복 특성을 보였다. 기존에 연구된 상온 가스 센서에 비하여 매우 높은 센싱 능력을 나타내었으며, 반도체 MEMS 공정을 적용하여 대면적, 대량 생산이 가능하여 차세대 웨어러블 가스 센서 소자로 높은 잠재력을 가지고 있다. |
