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폴리(페닐렌에테르설폰)을 이용한 용량형 습도센서의 제조
Fabrication of Capacitive-Type Humidity Sensor with Poly(p-phenylene ether sulfone) 원문보기

폴리머 = Polymer (Korea), v.30 no.3, 2006년, pp.207 - 209  

조재익 (요업기술원) ,  최균 (요업기술원) ,  김창정 (요업기술원) ,  김병익 (요업기술원) ,  박승현 ((주)지비엠아이엔씨) ,  방기석 ((주)지비엠아이엔씨)

초록
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ITO 코팅 글라스를 기판으로 사용하고 폴리(페닐렌에테르설폰)(PES)을 감습막으로 하여 정전용량형 습도센서를 제작하였다. 감습막은 PES를 m-cresol에 용해한 후 스핀코팅으로 제조하였고 그 상부에 다공성 Au막을 스퍼터링으로 증착하였다. 상대습도 $20\sim90%$의 범위에서 센서의 용량은 감습막두께에 반비례하였고 1% 미만의 비선형 특성을 나타내었다. 또한 $1.4{\mu}m$ 두께의 샘플에서는 20 kHz에서 1.3%의 히스테리시스와 1.14의 우수한 감도를 얻을 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We fabricated a capacitive-type humidity sensor using poly (p-phenylene ether sulfone: PES) as a humidity sensitive layer. The PES was dissolved in m-cresol $(CH_3C_6H_4OH)$ and spin-coated on ITO-coated glass substrate. Gold was deposited by sputtering as a water-permeable upper electrod...

주제어

#humidity sensor   #sulfone   #capacitive-type   #p-phenylene ether sulfone  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 회전수 즉, 감습막의 두께와 상관없이 정해진 습도 범위 내에서 좋은 선형성을 나타내었다. 각 시편의 감습막의 두께는 단차측정기로 평가하였는데 2000, 3000, 4000 rpm에서 각각 3, 2, 1.4 pim로 측정되었다. 습도센서의 감도(sensitivity) 는 다음과 같이 정의되어 사용되었다.
  • , France) 와 impedance analyzer (HP 4192A) 를 사용하여 평가하였고 상대습도 10%씩 변화시키면서 5분씩 유지한 후 정전용량을 측정하였다. 또한 감습막의 두께는 단차측정기 (step profilometer, Surfcorder ET-3000, Kosaka Lab., Ltd.)로 측정하였다.
  • 본 연구에서는 PES를 /n-cresol 이라는 새로운 용매를 이용하여 감습용액을 만들고, 이를 스핀코팅 법으로 IT0 유리 위에 구현함으로써 새로운 형태의 습도센서를 제작하였다. 4000 rpm에서 최적의 히스테리시스를 가진 센서를 얻을 수 있었고 비선형성과 감도는 각각 0.
  • 정전용량형 습도센서에 사용되는 감습재로는 PMMA(poly (methyl metacrylate)) 와3 CAB (cellulose acetate butyrate) , 4 polyimide5 등 여러 가지 유기물이 이용되는데 본 연구에서는 sulfone 계6 감습재 중에서 poly (p—phenylene ether sulfone : PES)을 용매인 m-cresol에 희석하여 감습막으로 사용하였고 두께에 따른 감습특성을 비교하였다.
  • 시편과 타겟간의 거리는 80 mm이었고 메탈 마스크를 사용하여 전극의 면적을 결정하였다. 측정은 상대 습도 20~90% 사이에서 이루어졌으며, 제조된 시편은 항습기 (HUMOR-20, Epluse Co., Ltd., France) 와 impedance analyzer (HP 4192A) 를 사용하여 평가하였고 상대습도 10%씩 변화시키면서 5분씩 유지한 후 정전용량을 측정하였다. 또한 감습막의 두께는 단차측정기 (step profilometer, Surfcorder ET-3000, Kosaka Lab.

대상 데이터

  • 100 ℃ 부근에서 5분간 건조된 시편을 Au 타겟 (99.99%, Tae- won Sci. Co., Ltd., Korea) 으로 DC 스퍼터링하여 상부 전극을 증착하였다. 이때 초기 진공도는 5E-7 Torr이었고 Ar 가스를 50 seem 흘리면서 10 mTorr에서 400 V, 80 mA의 조건으로 5분간 presputtering한 후 3분간 증착하여 상부전극을 형성하였다.
  • 감습재로는 고형의 PES(Acros Organics) 3 — 10 g을 100 mL의 m-cresol(CH3C6H4OH, EP grade, Junsei Chemical Co. Ltd.) 에 용해하여 사용하였으며, 이 용액의 점도는 2170~3500 cP이었다. 먼저 ITO 유리를 아세톤과 메탄올을 사용하여 초음파세척한 후 Clean booth 내에서 스핀코터 (Model P—6700, Specialty Coating Systems Inc.
  • 기판으로는 상용으로 판매되고 있는 0.7 mm 두께의 무알카리 유리 (Corining 1737, Samsung Corning Precision Glass Co., Ltd.) 위에 ITOQnjQs : SnO2=9 : 1, 99.99%, High Purity Chemicals Co., Ltd.) 타겟과 RF 마그네트론 스퍼터링 장치 (Ultech Co.
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참고문헌 (9)

  1. P. M Harrey, B. J. Ramsey, P. S. A. Evans, and D. J. Harrison, Sensors Actuat. B-Chem., 87, 226 (2002) 

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  6. T. Kuroiwa, T. Miyagishi, A. Ito, M. Matsuguchi, Y. Sadaoka, and Y. Sakai, Sensors Actuat. B-Chem., 24-25, 692 (1995) 

  7. K.-Hyun Kim, K. Choi, E.-S. Choi, J.-H. Hwang, and J.-T. Hwang, J. Ceram. Proc. Res., 4, 96 (2003) 

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  9. J. Wang, X.-H. Wang, and X.-D. Wang, Sensors Actuat. B-Chem., 108, 445 (2005) 

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