그래핀/탄소나노튜브 기반의 구조를 가진 CO2 감지용 가스 센서의 제작과 특성 분석 김 진 환 (지도교수 : 전 민 현, 공학박사) 나노시스템 공학부 인제대학교 대학원 일상생활에서의 대기는 다양한 질소, 산소, 이산화탄소, 수증기 등의 다양한 가스 분자로 구성되어 있다. 그런데, 일상 생활 공간에서의 이산화탄소 농도의 증가는 다양한 건강 문제를 야기하므로 우리의 일상 생활에서의 이산화탄소 농도를 측정하는 것은 매우 중요하다. 기존의 비 분산 근 적외선 (Non dispersive infra-red, 이하 NDIR) 식의 이산화탄소 가스 센서는 느린 감지 속도와, 이산화가스 소모 문제, 연속적 측정의 불가능 등 많은 단점을 가지고 있다. 그러므로 기존의 이산화탄소 가스 센서를 대체하기 위한 새로운 가스 센서의 개발은 필수적이다. 이에 따라 반도체 재료나 ...
그래핀/탄소나노튜브 기반의 구조를 가진 CO2 감지용 가스 센서의 제작과 특성 분석 김 진 환 (지도교수 : 전 민 현, 공학박사) 나노시스템 공학부 인제대학교 대학원 일상생활에서의 대기는 다양한 질소, 산소, 이산화탄소, 수증기 등의 다양한 가스 분자로 구성되어 있다. 그런데, 일상 생활 공간에서의 이산화탄소 농도의 증가는 다양한 건강 문제를 야기하므로 우리의 일상 생활에서의 이산화탄소 농도를 측정하는 것은 매우 중요하다. 기존의 비 분산 근 적외선 (Non dispersive infra-red, 이하 NDIR) 식의 이산화탄소 가스 센서는 느린 감지 속도와, 이산화가스 소모 문제, 연속적 측정의 불가능 등 많은 단점을 가지고 있다. 그러므로 기존의 이산화탄소 가스 센서를 대체하기 위한 새로운 가스 센서의 개발은 필수적이다. 이에 따라 반도체 재료나 금속 산화물 재료를 이용한 반도체식 가스 센서의 개발이 활발히 이루어지고 있는데 특히 우수한 전기적 특성과 유연성을 갖는 탄소계 물질인 그래핀과, 뛰어난 촉매적 특성과 전기적 특성을 갖는 탄소나노튜브를 이용한 연구가 각광받고 있다. 하지만 기존의 연구에서의 그래핀/탄소나노튜브 복합 구조에서는 그래핀은 소자의 유연성과 탄소나노튜브의 지지체로써의 역할만을 수행하고 전기적 특성에는 전혀 기여 하지 못하며, 탄소나노튜브는 전기적 특성에만 기여하는 병렬형 구조를 가지는 단점을 가지고 있다. 이에 우리는 새로운 그래핀과 탄소나노튜브 복합 구조를 전자 빔 식각 공정을 이용하여 제작하고, 이후 2단자 방식과 3단자 방식을 사용하여 진공 챔버를 갖는 반도체 분석 장비인 HP 4145B를 이용하여 그 특성을 평가하였다. 새로운 그래핀/탄소나노튜브 복합 구조는 직접 성장시킨 그래핀 상에 탄소나노튜브를 분산시켜 표면적을 향상시킴으로써 그래핀의 우수한 전기적 특성과 탄소나노튜브의 뛰어난 촉매 반응 및 표면적에 의한 시너지 작용으로 인해 기판의 유연성을 잃지 않으면서도 우수한 전기적 특성을 보여주었다. 키워드 : 그래핀, 탄소나노튜브, 가스 센서, 산소, 이산화탄소, 나노 구조
그래핀/탄소나노튜브 기반의 구조를 가진 CO2 감지용 가스 센서의 제작과 특성 분석 김 진 환 (지도교수 : 전 민 현, 공학박사) 나노시스템 공학부 인제대학교 대학원 일상생활에서의 대기는 다양한 질소, 산소, 이산화탄소, 수증기 등의 다양한 가스 분자로 구성되어 있다. 그런데, 일상 생활 공간에서의 이산화탄소 농도의 증가는 다양한 건강 문제를 야기하므로 우리의 일상 생활에서의 이산화탄소 농도를 측정하는 것은 매우 중요하다. 기존의 비 분산 근 적외선 (Non dispersive infra-red, 이하 NDIR) 식의 이산화탄소 가스 센서는 느린 감지 속도와, 이산화가스 소모 문제, 연속적 측정의 불가능 등 많은 단점을 가지고 있다. 그러므로 기존의 이산화탄소 가스 센서를 대체하기 위한 새로운 가스 센서의 개발은 필수적이다. 이에 따라 반도체 재료나 금속 산화물 재료를 이용한 반도체식 가스 센서의 개발이 활발히 이루어지고 있는데 특히 우수한 전기적 특성과 유연성을 갖는 탄소계 물질인 그래핀과, 뛰어난 촉매적 특성과 전기적 특성을 갖는 탄소나노튜브를 이용한 연구가 각광받고 있다. 하지만 기존의 연구에서의 그래핀/탄소나노튜브 복합 구조에서는 그래핀은 소자의 유연성과 탄소나노튜브의 지지체로써의 역할만을 수행하고 전기적 특성에는 전혀 기여 하지 못하며, 탄소나노튜브는 전기적 특성에만 기여하는 병렬형 구조를 가지는 단점을 가지고 있다. 이에 우리는 새로운 그래핀과 탄소나노튜브 복합 구조를 전자 빔 식각 공정을 이용하여 제작하고, 이후 2단자 방식과 3단자 방식을 사용하여 진공 챔버를 갖는 반도체 분석 장비인 HP 4145B를 이용하여 그 특성을 평가하였다. 새로운 그래핀/탄소나노튜브 복합 구조는 직접 성장시킨 그래핀 상에 탄소나노튜브를 분산시켜 표면적을 향상시킴으로써 그래핀의 우수한 전기적 특성과 탄소나노튜브의 뛰어난 촉매 반응 및 표면적에 의한 시너지 작용으로 인해 기판의 유연성을 잃지 않으면서도 우수한 전기적 특성을 보여주었다. 키워드 : 그래핀, 탄소나노튜브, 가스 센서, 산소, 이산화탄소, 나노 구조
Fabrication and characterization of CNTs/graphene based structure gas sensors for CO2 Jinhwan Kim (Advisor : Minhyon Jeon, Ph.D) Departments of Nanosystems & Engineering Graduate School, Inje University Atmosphere is composed of many vapor molecules such as nitrogen, oxygen, carbon dioxide and water...
Fabrication and characterization of CNTs/graphene based structure gas sensors for CO2 Jinhwan Kim (Advisor : Minhyon Jeon, Ph.D) Departments of Nanosystems & Engineering Graduate School, Inje University Atmosphere is composed of many vapor molecules such as nitrogen, oxygen, carbon dioxide and water vapor. However, increase of carbon dioxide (CO2) in living space causes many problems. Therefore, to detect the concentration of CO2 is very important in our lives. Conventional non dispersive infra-red (NDIR) type CO2 sensors have many disadvantages such as a slow sensor response, large consumption of reference gas, impossibility of continuous measurement. Therefore, development of new CO2 sensor is necessary to replace the conventional gas sensor. Owing to its disadvantages, graphene and CNT is considered a viable candidate for high performance gas sensing material. But, in the established studies, the graphene contribute flexibility only and the CNT contribute electrical property only. In this letter, therefore, we introduce an advanced carbon based hybrid film consisted of the CNTs/graphene using electron beam lithography. Thereafter, the electrical properties were measured by using both two-terminal and three terminal methods in the semiconductor parameter analyzer that has vacuum chamber (HP 4145B). The advanced hybrid film shows excellent flexibility and electrical properties. Because, this materials synergistically comprises the high surface area of CNTs with electrical property of graphene film. Keyword : graphene, gas sensor, carbon dioxide, oxygen, CNT, nanostructure
Fabrication and characterization of CNTs/graphene based structure gas sensors for CO2 Jinhwan Kim (Advisor : Minhyon Jeon, Ph.D) Departments of Nanosystems & Engineering Graduate School, Inje University Atmosphere is composed of many vapor molecules such as nitrogen, oxygen, carbon dioxide and water vapor. However, increase of carbon dioxide (CO2) in living space causes many problems. Therefore, to detect the concentration of CO2 is very important in our lives. Conventional non dispersive infra-red (NDIR) type CO2 sensors have many disadvantages such as a slow sensor response, large consumption of reference gas, impossibility of continuous measurement. Therefore, development of new CO2 sensor is necessary to replace the conventional gas sensor. Owing to its disadvantages, graphene and CNT is considered a viable candidate for high performance gas sensing material. But, in the established studies, the graphene contribute flexibility only and the CNT contribute electrical property only. In this letter, therefore, we introduce an advanced carbon based hybrid film consisted of the CNTs/graphene using electron beam lithography. Thereafter, the electrical properties were measured by using both two-terminal and three terminal methods in the semiconductor parameter analyzer that has vacuum chamber (HP 4145B). The advanced hybrid film shows excellent flexibility and electrical properties. Because, this materials synergistically comprises the high surface area of CNTs with electrical property of graphene film. Keyword : graphene, gas sensor, carbon dioxide, oxygen, CNT, nanostructure
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