| 초록 |
그래핀(graphene) 및 그래핀 산화물(graphene oxide)과 같은 2차원(2D) 물질은 높은 표면적으로 인해 가스센서 분야로의 적용이 바람직하다. 최근, 반도체 성질을 갖는 transition metal dichalcogenides(TMDCs) 물질은 높은 표면적, 우수한 전기적, 광학적 특성, 그리고 기계적 특성으로 인해 가스센서 연구자들에게 광범위한 주목을 받고 있다. 이처럼, 2D WS2는 가스센서 분야로의 적용을 위한 다양한 장점을 가지고 있다. 그러나 낮은 선택성, 감응도, 반응 및 회복속도, 그리고 높은 전력으로 인해 아직까지 센서로의 적용에 어려움을 갖고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 좋은 전략 중 하나는 귀금속 나노입자를 WS2 나노시트(NSs)에 기능화시키는 방안이다. 귀금속 나노입자는 WS2 NSs에 추가적인 전하공핍 영역을 만들 수 있어 가스 분자와 상호작용하는 동안 저항의 변조를 증폭시킬 수 있으며, 귀금속 나노입자의 촉매 역할을 통해 WS2 NSs 표면에 흡착, 해리 및 표적 가스의 이동을 촉진시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 SiO2 웨이퍼 및 폴리이미드 기판 상에 일정한 양의 WS2 NSs를 포함하는 용액을 drop-casting한 후, UV 조사를 이용한 광환원법으로 다양한 입자크기를 갖는 Au 금속입자를 WS2 NSs 표면에 기능화시켜 제작했다. 제작된 Au-WS2 NSs는 온도, 인가전압, 그리고 기능화된 Au 금속입자의 크기 및 밀도 등에 따른 폭넓은 센싱 특성뿐만 아니라, 다양한 bending 및 stretchable 테스트를 통한 기계적 특성 등에 대해 체계적으로 조사했다. 결과적으로, 해당 센서는 낮은 인가전압인 2 V 에서 측정된 환원성 가스들에 대해 향상된 감지 능력을 보여주었으며, 특히, CO 가스에 대해 탁월한 선택적 감지 능력을 보여주었다. 이를 통해, 제작된 센서는 스마트폰 및 기타 휴대용 장치에 집적시켜 실용화하거나, 고감도, 선택성, 저전력, 그리고 소형의 새로운 2D 가스센서에 적용이 유망할 것으로 판단된다. |
