본 논문에서는 폭발성이 큰 수소가스를 효과적으로 감지하기 위한 방안으로 수소가스에 특이적 반응이 있는 팔라듐박막을 물리적 안정성이 있는 경질 기판상에 패터닝하고 나노 갭을 이용하여 정전용량 측정이 가능한 팔라듐 센서를 제작하고 간단한 제조 공정을 통해 대량생산에 있어서 매우 균질한 생산이 가능하며, 실제 사용환경 영역인 4 % 이상에서 고감도의 반응성을 보이는 팔라듐 나노갭 ...
본 논문에서는 폭발성이 큰 수소가스를 효과적으로 감지하기 위한 방안으로 수소가스에 특이적 반응이 있는 팔라듐박막을 물리적 안정성이 있는 경질 기판상에 패터닝하고 나노 갭을 이용하여 정전용량 측정이 가능한 팔라듐 센서를 제작하고 간단한 제조 공정을 통해 대량생산에 있어서 매우 균질한 생산이 가능하며, 실제 사용환경 영역인 4 % 이상에서 고감도의 반응성을 보이는 팔라듐 나노갭 수소센서 개발을 목적으로 한다. 이러한 목적에 따라 실리콘 웨이퍼 상에 DIRE공정을 통해 실리콘 질화막 증착 시 Tensile Stress를 완화할 수 있는 마이크로 노치를 형성하고 실리콘 질화물을 1000 nm 증착한 후 노치 구조물 내에 팔라듐 박막을 25 nm패터닝 한다. 마지막으로 팔라듐 박막 패턴을 가로지르는 크랙을 생성하여 팔라듐 나노갭 수소센서를 제작한다. 이렇게 제작된 팔라듐 나노갭 수소센서는 외부의 빛에 의한 효과를 제거하기 위해 외부의 빛이 차단된 챔버 내에서 실험하였으며, 팔라듐 박막의 증착두께를 20 nm ~ 30 nm 까지 변경하여, 4 % 이상의 고농도 환경에서 반복적인 실험에 안정적인 조건을 확인하는 실험을 수행했다. 또한, 1 % ~ 5 % 농도의 수소가스를 변화시켜가며 4 % 이상의 고농도 환경에서 안정적인 동작 및 On – Off 형태의 변화를 검출하는 실험을 수행했다. 또한, 1 % ~ 5 %까지의 농도변화 실험결과 3 % 이상의 농도에서 정전용량의 안정적인 변화를 On – Off 형태로 검출할 수 있다.
본 논문에서는 폭발성이 큰 수소가스를 효과적으로 감지하기 위한 방안으로 수소가스에 특이적 반응이 있는 팔라듐 박막을 물리적 안정성이 있는 경질 기판상에 패터닝하고 나노 갭을 이용하여 정전용량 측정이 가능한 팔라듐 센서를 제작하고 간단한 제조 공정을 통해 대량생산에 있어서 매우 균질한 생산이 가능하며, 실제 사용환경 영역인 4 % 이상에서 고감도의 반응성을 보이는 팔라듐 나노갭 수소센서 개발을 목적으로 한다. 이러한 목적에 따라 실리콘 웨이퍼 상에 DIRE공정을 통해 실리콘 질화막 증착 시 Tensile Stress를 완화할 수 있는 마이크로 노치를 형성하고 실리콘 질화물을 1000 nm 증착한 후 노치 구조물 내에 팔라듐 박막을 25 nm패터닝 한다. 마지막으로 팔라듐 박막 패턴을 가로지르는 크랙을 생성하여 팔라듐 나노갭 수소센서를 제작한다. 이렇게 제작된 팔라듐 나노갭 수소센서는 외부의 빛에 의한 효과를 제거하기 위해 외부의 빛이 차단된 챔버 내에서 실험하였으며, 팔라듐 박막의 증착두께를 20 nm ~ 30 nm 까지 변경하여, 4 % 이상의 고농도 환경에서 반복적인 실험에 안정적인 조건을 확인하는 실험을 수행했다. 또한, 1 % ~ 5 % 농도의 수소가스를 변화시켜가며 4 % 이상의 고농도 환경에서 안정적인 동작 및 On – Off 형태의 변화를 검출하는 실험을 수행했다. 또한, 1 % ~ 5 %까지의 농도변화 실험결과 3 % 이상의 농도에서 정전용량의 안정적인 변화를 On – Off 형태로 검출할 수 있다.
In this paper, a palladium thin film with specific response to hydrogen gas is patterned on a rigid substrate with physical stability and a palladium sensor capable of capacitance measurement using nanogap is proposed to effectively detect explosive hydrogen gas. The objective of this research is to...
In this paper, a palladium thin film with specific response to hydrogen gas is patterned on a rigid substrate with physical stability and a palladium sensor capable of capacitance measurement using nanogap is proposed to effectively detect explosive hydrogen gas. The objective of this research is to develop a palladium nano-gap hydrogen sensor that can produce highly homogeneous mass production in a simple manufacturing process and exhibits high sensitivity at over 4% in practical use environment. For this purpose, a micro-notch capable of mitigating tensile stress is formed on a silicon wafer by a DIRE process, a silicon nitride is deposited to a thickness of 1000 nm, and a palladium thin film is patterned to a thickness of 25 nm in a notch structure. Finally, a crack is formed across the palladium thin film pattern to produce a palladium nanogap hydrogen sensor. In order to remove the effect of external light, the palladium nanogap hydrogen sensor was experimented in an external light-shielded chamber. The thickness of the palladium thin film was changed from 20 nm to 30 nm, Experiments were conducted to confirm stable conditions for repeated experiments in the environment. In addition, experiments were conducted to detect stable operation and change of on - off type in a high concentration environment of 4% or more while changing hydrogen gas concentration of 1% ~ 5%. In addition, it is possible to detect the stable change of capacitance at the concentration of 3% or more as an on-off type by the experiment of changing the concentration from 1% to 5%.
In this paper, a palladium thin film with specific response to hydrogen gas is patterned on a rigid substrate with physical stability and a palladium sensor capable of capacitance measurement using nanogap is proposed to effectively detect explosive hydrogen gas. The objective of this research is to develop a palladium nano-gap hydrogen sensor that can produce highly homogeneous mass production in a simple manufacturing process and exhibits high sensitivity at over 4% in practical use environment. For this purpose, a micro-notch capable of mitigating tensile stress is formed on a silicon wafer by a DIRE process, a silicon nitride is deposited to a thickness of 1000 nm, and a palladium thin film is patterned to a thickness of 25 nm in a notch structure. Finally, a crack is formed across the palladium thin film pattern to produce a palladium nanogap hydrogen sensor. In order to remove the effect of external light, the palladium nanogap hydrogen sensor was experimented in an external light-shielded chamber. The thickness of the palladium thin film was changed from 20 nm to 30 nm, Experiments were conducted to confirm stable conditions for repeated experiments in the environment. In addition, experiments were conducted to detect stable operation and change of on - off type in a high concentration environment of 4% or more while changing hydrogen gas concentration of 1% ~ 5%. In addition, it is possible to detect the stable change of capacitance at the concentration of 3% or more as an on-off type by the experiment of changing the concentration from 1% to 5%.
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