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제안 방법
- NOX 가스를 주입 후 가스센서의 검출 특성을 분석하였으며, 챔버 내 온도는 상온 시 NOX 가스를 8ppm씩 총 32 ppm까지 단계별로 주입에 따른 가스센서의 민감도를 관찰하였다 [21,22].
- 또한 제작된 MWCNT/ZnO 복합체 필름의 가스 검출 특성을 관찰하기 위하여 ZnO 가스센서, MWCNT 가스센서와 함께 실험을 진행하였다 [20].
- 물성적으로 안정되고, 낮은 전기 저항률을 지닌 다중 벽 탄소 나노 튜브와 높은 문턱 에너지를 지닌 산화아연을 이용하여 MWCNT/ZnO 복합체 필름 가스센서를 제작하였고, 가스 검출 감도를 증가시키기 위해서열처리 공정을 통하여 제작된 박막에 대해서 미세구조, 전기적 특성 및 ZnO, MWCNT 단일 필름 가스센서와의 NOX 가스 검출을 통해 비교 분석과 복합체 필름의 계면 활성화를 통하여 가스 검출 실험을 하였다.
- 또한, MWCNT/ZnO 복합체 필름을 가스센서로 사용하기 위하여 DC 스퍼터를 이용하여 Au 전극을 증착하였으며, 증착된 드레인-소스 전극 간극은 30 ㎛로 제작하였다. 복합체 필름의 계면 특성을 확인하기 위하여 퍼니스를 이용하여 열처리를 진행하였다.
- 본 실험에서는 CVD법에 의해 제조된 MWCNT 분말을 사용하여 간단한 제조 공정으로 분산체를 제작하였으며 제작된 분산체는 실리콘 기판 위에 스프레이 기법으로 MWCNT층을 증착하였다. MWCNT의 물성으로는 직경 20 ㎚, 순도가 >95% 이상이며, 비표면적은 105~200 ㎡/g 등의 물성 특성을 보였으며, 분산체는 4 ㎎의 MWCNT 분말과 20 ㎖의 에탄올 용제를 혼합하여 제작하였다.
- 본 연구에서는 챔버 내에 온도 조절형 핫플레이트를 설치한 후, 그 위에 제작된 MWCNT/ZnO 가스센서, ZnO 가스센서, MWCNT 가스센서를 장착하였다.
- 이에 따라 본 연구에서는 우수한 전기 전도성과 화학적 안정성을 지녔으며, 소형화 및 대량 생산이 가능한 카본 나노 튜브(carbon nanotubes, CNT)를 열적 화학 기상 성장법(thermal chemical vapor deposition)을 통해 제조된 MWCNT (multi-walled carbon nanotube)와 산화아연(zinc oxide, ZnO)을 이용하여 간단한 제작공정을 통해 MWCNT/ZnO 복합체 필름을 제작하였다. 제작된 MWCNT/ZnO 복합체 필름 가스센서는 상온 조건에서 NOX 가스 검출 특성을 산화아연, MWCNT 가스 센서와 비교 분석하였으며, 복합체 필름의 열처리 시그에 따른 특성 가스 검출 특성을 분석하기 위하여 450℃로 복합체 필름을 열처리하였다 [6-15].
- 이처럼 MWCNT/ZnO 복합체 필름에 대해서 후 열처리 공정을 추가함으로써 제작된 가스센서는 기존의 MWCNT/ZnO 복합체 필름 가스센서의 성능을 한층 더 향상시켰으며, 그에 따른 가스센서의 메커니즘을 화학식을 통하여 제시하였다.
- 이에 따라 본 연구에서는 우수한 전기 전도성과 화학적 안정성을 지녔으며, 소형화 및 대량 생산이 가능한 카본 나노 튜브(carbon nanotubes, CNT)를 열적 화학 기상 성장법(thermal chemical vapor deposition)을 통해 제조된 MWCNT (multi-walled carbon nanotube)와 산화아연(zinc oxide, ZnO)을 이용하여 간단한 제작공정을 통해 MWCNT/ZnO 복합체 필름을 제작하였다. 제작된 MWCNT/ZnO 복합체 필름 가스센서는 상온 조건에서 NOX 가스 검출 특성을 산화아연, MWCNT 가스 센서와 비교 분석하였으며, 복합체 필름의 열처리 시그에 따른 특성 가스 검출 특성을 분석하기 위하여 450℃로 복합체 필름을 열처리하였다 [6-15].
- 구조적 분석을 위하여 그림 2의 (a)는 FE-SEM(Hitachi S-4700, Japan)을 사용하여 MWCNT의 미세구조를 보이고 있으며, (b)는 ZnO의 XRD (X-ray diffraction) 패턴을 나타내고 있다. 제작된 가스센서는 온도(20~60℃) 및 NOX 가스 농도에 따른 가스센서의 민감도를 측정하였다 [18,19].
대상 데이터
- MWCNT의 물성으로는 직경 20 ㎚, 순도가 >95% 이상이며, 비표면적은 105~200 ㎡/g 등의 물성 특성을 보였으며, 분산체는 4 ㎎의 MWCNT 분말과 20 ㎖의 에탄올 용제를 혼합하여 제작하였다.
- 또한, MWCNT/ZnO 복합체 필름을 가스센서로 사용하기 위하여 DC 스퍼터를 이용하여 Au 전극을 증착하였으며, 증착된 드레인-소스 전극 간극은 30 ㎛로 제작하였다. 복합체 필름의 계면 특성을 확인하기 위하여 퍼니스를 이용하여 열처리를 진행하였다.
- 그 후 대향 타겟 스퍼터(facing targets sputtering,FTS)를 이용하여 MWCNT 필름 위에 ZnO를 증착하였다 [17,20]. 제작된 복합체 필름의 두께는 MWCNT 3 ㎛, ZnO 100 ㎚ (Alpha-step D-100, KLA-Tencor,Korea)으로 증착하였다.
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