초록 ▼

연구목표
본 연구에서는 가스센서의 유력한 재료인 ZnO막의 제조공정을 개발하고자 한다. ZnO막은 주로 고주파 마그네트론 스퍼터링법으로 제조되고 있으나, 스퍼터링으로 제조된 ZnO막의 치밀한 구조는 가스반응 감도저하의 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 초음파분무법으로 치밀도가 낮은 ZnO막을 제조하며 증착온도 변화, 불순물 첨가, 후속 열처리 등을 통해 가스센서에 적합한 구조적, 전기적 특성을 찾고자 한다.
연구내용
본 연구에서는 초음파분무법으로 ZnO막을 제조하였다. In, Pd, Pt를 ZnO의 precurso

연구목표
본 연구에서는 가스센서의 유력한 재료인 ZnO막의 제조공정을 개발하고자 한다. ZnO막은 주로 고주파 마그네트론 스퍼터링법으로 제조되고 있으나, 스퍼터링으로 제조된 ZnO막의 치밀한 구조는 가스반응 감도저하의 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 초음파분무법으로 치밀도가 낮은 ZnO막을 제조하며 증착온도 변화, 불순물 첨가, 후속 열처리 등을 통해 가스센서에 적합한 구조적, 전기적 특성을 찾고자 한다.
연구내용
본 연구에서는 초음파분무법으로 ZnO막을 제조하였다. In, Pd, Pt를 ZnO의 precursor에 첨가하여 ZnO:In, Pd, Pt막을 in-situ 도우핑하였으며 In, Pd 및 Pt농도, 증착온도에 따른 ZnO막의 구조적 전기적 특성 변화를 관찰하였다. ZnO:In막의 경우 금속막을 소스로하여 도우핑하는 새로운 공정을 시도하여 성공하였다. 초음파분무법으로 제조된 ZnO막은 저항율이 낮아 센서재료로는 부적합하다. 본 실험에서는 vapor annealing법 등 후속 열처리를 통해 불순물이 첨가된 ZnO막의 저항율, 표면구조 등을 변화시켰다. 제조된 막의 가스감지 특성을 $NH_3$, NO가스를 대상으로 측정하였다.
연구성과
ZnO는 투명도전막, 표면파 소자, 가스센서 등 그 응용범위가 넓은 물질이다. 따라서 ZnO막 제조방법에 대한 연구는 기술적, 산업적으로 파급효과가 매우 크다. 본 연구에 의해 rf sputtering에 의존해 온 기존의 ZnO증착방법을 기술적으로 단순화 했으며, 경제적으로 저가화 하였다. Pt, Pd, In을 ZnO에 손쉽게 도우핑하는 기술을 개발함으로써 ZnO막의 응용범위를 확대하였다. 특히 $NH_3$, NO가스의 예를 통해 초음파분무법으로 제조한 ZnO막의 가스센서로서의 응용가능성을 확인하였다. 본 연구의 도움으로 2명의 석사를 배출하였으며, 1편의 논문을 Thin Solid Films(SCI등재)에 게재하였다. 또한 국내학술대회에 2편, 국제학술대회에 1편의 논문을 구두 발표하였다.

Abstract ▼

Purpose of Research
In this study, an unique deposition process for ZnO films promising materials for gas sensors was developed. ZnO films have been mainly prepared by a rf magnetron sputtering method. The films prepared by the rf magnetron sputtering have a low sensitivity to gases due to their

Purpose of Research
In this study, an unique deposition process for ZnO films promising materials for gas sensors was developed. ZnO films have been mainly prepared by a rf magnetron sputtering method. The films prepared by the rf magnetron sputtering have a low sensitivity to gases due to their dense surface. We prepared ZnO films by ultrasonic spray pyrolysis, resulting in low dense surfaces. ZnO films suitable for gas sensors were obtained by observing the variation in structural and electrical properties of the films with substrate temperature, impurity and post-annealing.
Contents of Research
In this study, ZnO films have been prepared by ultrasonic spray pyrolysis. ZnO films were in-situ doped with In, Pd and Pt using a mixed solution of zinc acetate and metal precursors. The structural and electrical properties of ZnO films were observed as functions of the doping concentration and the substrate temperature. A new process for In doping into ZnO films was developed. In the process, indium films were used as a doping source. ZnO films prepared by the ultrasonic spray pyrolysis are not suitable for gas sensors due to their low resistivity. In the study, ZnO films were post-annealed using a vapor annealing method etc. which was resulted in the variation of the resistivity, the surface morphology etc. With the films, the sensing property to $NH_3$ and NO gas was observed.
Effectiveness of Research
The ZnO films have used widely as transparent electrodes, SAW device, gas sensors etc. Thus, the study on the deposition process of the ZnO film has a large effect on a variety industries. Due to this project, a simple and low-cost deposition method for ZnO films was developed. ZnO films were deposited conventionally by using rf magnetron sputtering. The applicable scope of ZnO films is expended by developing a handy process for the doping of Pt, Pd and In. Especially, ZnO films doped with Pt showed a high sensitivity to $NH_3$ gas. ZnO films prepared by the ultrasonic spray pyrolysis is a promising materials for gas sensors. During this project, two students worked as assistants got the master degree. A paper was published in the journal of 'ThinSolid Films'. Two papers and one paper were presented in the domestic and oversea conferences, respectively.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문 ...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 ...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...6
• 3. 결과 및 고찰 ...8
• 4. 결론 ...16
• 5. 인용문헌 ...17