| 초록 |
RF sputtering을 이용하여 CO, HCHO와 toluene 가스를 측정하는 Pt 첨가된 SnO2 박막 가스센서를 제작하였다. 가스센서는 기존 연구를 통해 확립된 2 ㎛ SiNx membrane 위에 마이크로 발열체와 감지 전극을 포함하는 micro platform을 이용하여 제작하였다. 마이크로 발열체에 20 ㎽부터 40 ㎽의 범위 내에서 소비전력을 공급하였으며, 일정온도에서 CO 25 ppm, HCHO 1 ppm과 toluene 20 ppm 가스에 대한 감도를 각각 측정하였다. Pt 첨가된 SnO2 가스센서는 27 ㎽의 소비전력에서 CO, HCHO와 toluene 가스의 감도가 가장 높게 나타났고, 그 감도는 3.2, 16, 6이었다. 측정 가스들 중에서 HCHO 가스에 대하여 선택성을 보였다. Pt 첨가는 낮은 소비전력에서 감도를 높이는 효과를 나타내었는데, 이는 Pt의 첨가가 표면에 흡착된 산소의 농도를 높이는 역할을 하기 때문이다. Pt와 SnO2의 일함수 차이에 의해 계면에서 공핍층이 형성되고 이 주변에 높은 농도의 산소원자를 흡착할 수 있게 된다. 그리고 흡착된 산소원자들은 가스들과 반응하게 된다. 그리고, 3 가지 가스 모든 경우에 매우 유사한 경향을 보였는데, 온도가 증가함에 따라 감도가 증가하다가 특정 온도에서 가장 큰 감도를 보였으며, 그 이후에는 감도가 감소하는 경향을 보였다. 그 이유는 반도체식 가스센서의 감지물질과 반응가스들의 반응은 감지물질의 표면에서의 화학적 반응속도와 가스의 확산속도와 관련이 있다. SnO2 가스센서는 35 ㎽ 이하에서는 인가된 소비전력이 증가함에 따라 감지물질인 SnO2의 온도가 증가하게 되고, 반응에 필요한 활성화 에너지를 극복할 수 있는 열에너지를 갖게 된다. 앞서 언급된 35 ㎽ 이상에서는 상대적으로 온도가 높아 가스 분자의 빠른 확산속도가 감지물질과의 반응을 방해하게 되어 감도가 낮아지게 된 것으로 사료된다. [Acknowledgement] This work was supported by the Project No.10043800 by MOTIE and KEIT. |
