| 초록 |
최근 가스 센서분야에서 특정 가스 종에 대한 선택성과 감응도 향상을 위해 다른 타입의 물질 등을 센서 물질 표면이나 내부 등에 형성시키는 방안 등이 제시되어 왔다. 이 중, p-n접합을 이용하여 코어 쉘 나노선 센서를 제작하여 특정 가스에 대한 선택성과 감응도를 향상시키는 연구가 보고된 바 있는데, 쉘 층의 두께가 Debye length 이하일 경우 환원성가스에 대한 선택성이 우수한 것으로 알려져 있다. 또한 코어와 쉘 층 사이의 Heterojunction으로 인하여 쉘 층이 전부 공핍층이 되면서, 환원성가스와 쉘 층이 반응 할 경우 저항의 변화가 기존보다 크게 나타는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 열처리를 하여 Cu 금속박막을 CuO 나노 선으로 성장시킨 다음, 원자층 증착법을 이용하여 TiO2 쉘 층을 형성하였고, NO2와 CO가스의 감응특성을 연구하였다. TiO2 쉘 층의 두께가 40 nm 이하인 경우 가스 분자가 Tunneling 효과로 인하여 침투를 하게 되어 직접 코어 층의 CuO와 반응을 하여 p-type의 거동을 보였다. 반면 그 보다 두꺼운 60 nm 이상의 샘플에서는 가스분자의 침투가 어려워져n-type인 쉘 층의 TiO2의 거동을 보였다. 감응특성이 가장 좋은 60 nm 보다 더 두꺼운 샘플의 경우 쉘 층의 두께가 Debye length보다 증가하여 감응도가 낮아진다. 따라서 쉘 층의 두께가 가스분자의 침투를 방지하는 동시에, 공핍영역 이하가 되어야 한다. |
