초록 ▼

○ 나노감지물질과 MEMS 기술을 적용한 초소형 고감도 마이크로 수소센서 개발
- MEMS형 반도체식 수소센서 제작
( 감도: 3 ～ 4, 감지가능농도: 100 ppm ～ 600 ppm, 감지속도: 1초 이내, 소비전력 300 mW)
- 감지도 및 내구성이 우수한 고기능 수소센서 기판의 제작
( 히터 소비전력 3 mW이하, 크기 0. 1 × 0. 1 $mm^{2}$이하)
- 다양한 감지물질 적용한 접촉연소식, 마이크로 수소센서 제작
( $Al_{2}O_{3}$,

○ 나노감지물질과 MEMS 기술을 적용한 초소형 고감도 마이크로 수소센서 개발
- MEMS형 반도체식 수소센서 제작
( 감도: 3 ～ 4, 감지가능농도: 100 ppm ～ 600 ppm, 감지속도: 1초 이내, 소비전력 300 mW)
- 감지도 및 내구성이 우수한 고기능 수소센서 기판의 제작
( 히터 소비전력 3 mW이하, 크기 0. 1 × 0. 1 $mm^{2}$이하)
- 다양한 감지물질 적용한 접촉연소식, 마이크로 수소센서 제작
( $Al_{2}O_{3}$, $TiO_{2}$, $SnO_{2}$, F 도핑된 $SnO_{2}$)
- Pd Black/ NiCr 이중 게이트 MISFET 수소센서 제작 감지 성능 측정( 50 ppm ～600 ppm)
- 자동 센서성능 측정 시스템 구축 및 마이크로 수소센서 성능 분석

Abstract ▼

- Synthesis and application of nano sensing materials
(Size: 10 ～ 100 nm, Resistivity 1 ～ 10,000 Ωcm)
'- Fabrication of catalytic combustion hydrogen sensor
(Sensitivity: 2, Detection range: 100 ppm ～ 1 %, Response time: 1초)
'- Development of stable gate material for MISFET hydrogen sens

- Synthesis and application of nano sensing materials
(Size: 10 ～ 100 nm, Resistivity 1 ～ 10,000 Ωcm)
'- Fabrication of catalytic combustion hydrogen sensor
(Sensitivity: 2, Detection range: 100 ppm ～ 1 %, Response time: 1초)
'- Development of stable gate material for MISFET hydrogen sensor
(3.0 mm × 3.0 mm)
'- Heater formation by deposition
(Width: below 20 μm, Thickness: over 5 μm)
'- Development of cavity formation by etching
(Size: below 100 μm, Power consumption : below 200 mW)

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...6
• CONTENTS ...8
• 목차 ...10
• 표차례 ...13
• 그림차례 ...13
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...17
• 제1절 연구개발의 필요성 ...17
• 1. 기술적 측면에서의 수소센서 기술개발의 필요성 ...17
• 2. 경제 산업적 측면에서의 수소센서 기술개발의 필요성 ...18
• 3. 사회 문화적 측면에서의 수소센서 기술개발의 필요성 ...19
• 제2절 연구개발의 목표 내용 ...20
• 1. 수소센서 연구 개발의 목표 ...20
• 2. 수소센서 연구 개발 내용 ...20
• 가. 신소재 나노 검지물질 합성 ...20
• 나. MEMS 기술을 이용한 반도체식 수소센서 제작 및 성능 측정 ...21
• 다. MEMS 기술을 이용한 접촉연소식 수소센서 제작 및 성능측정 ...21
• 라. 복합 게이트화 나노감지물질을 적용한 FET 수소센서 ...22
• 제2장 국내 외 기술개발 현황 ...23
• 제1절 수소센서별 특징과 연구 현황 ...24
• 1. 접촉연소식 수소센서 ...25
• 2. 반도체식 수소센서 ...27
• 3. MISFET 수소센서 ...28
• 4. 광학식 및 전기화학식 수소센서 ...30
• 5. MEMS 기술을 이용한 수소센서 기술 ...31
• 제2절 국내의 수소센서 연구현황 ...33
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...36
• 제1절 수소센서용 나노감지물질의 합성 및 특성분석 ...36
• 1. 졸겔법에 의한 SnO2의 합성 ...37
• 가. SnCl4와 암모니아수를 이용한 졸겔법에 의한 SnO2 합성 ...37
• 나. 아세틸렌블랙을 이용한 졸겔 연소 복합법에 의한 나노 SnO2 합성 ...39
• 다. 아세틸렌블랙을 이용한 졸겔 연소 복합법에 의한 나노 ITO 및 FTO 합성 ...41
• 라. 졸겔법에 의한 F 도핑된 SnO2 합성 ...45
• 마. 용융염법에 의한 Li 도핑된 NiO 합성 ...48
• 바. 나노로드 TiO2 합성 ...52
• 제2절 마이크로 수소센서 기판제작 및 특성 분석 ...53
• 1. 반도체식/접촉연소식 공용 마이크로 센서 기판제조 ...57
• 가. Spin coating 공정 ...57
• 나. Mask 공정 ...57
• 다. Photo 공정 ...59
• 라. Evaporation 공정 ...59
• 마. Life off 공정 ...59
• 바. Dicing 공정 ...59
• 2. 알루미나 플레이트를 이용한 평판형 접촉연소식 마이크로 센서 기판제조 ...60
• 제3절 반도체식 마이크로 수소센서 제작 및 수소감지성능 ...61
• 1. 반도체식 센서의 원리 ...62
• 가. SnO2 산화물 반도체 ...62
• 나. 반도체식 센서의 특성 ...65
• 다. 가스의 흡탈착 이론 ...66
• 라. 수소의 흡착과 전기전도 ...69
• 마. 촉매와 첨가제효과 ...72
• 바. SnO2 물성변화와 감도 ...75
• 사. 수소센서의 구비요건 ...77
• 2. 반도체식 마이크로 수소센서의 제작 및 수소감지 성능 측정 방법 ...80
• 가. 감지물질 코팅 ...80
• 나. 수소센서 성능 측정 방법 ...81
• 3. 반도체식 마이크로 수소센서의 수소감지 성능 ...83
• 제4절 접촉연소식 수소센서 제작 및 수소감지성능 ...87
• 1. 접촉연소 열전식 수소센서 ...89
• 가. 실험방법 ...89
• 나. 결과 및 고찰 ...90
• 다. 요약 ...95
• 2. 평판형 접촉연소식 수소센서 ...96
• 가. 실험 ...97
• 나. 결과 및 고찰 ...98
• 다. 요약 ...100
• 3. MEMS형 접촉연소식 수소센서 ...101
• 가. 실험 ...101
• 나. 결과 및 고찰 ...103
• 다. 요약 ...105
• 제5절 MISFET형 수소센서 제작 및 수소감지성능 ...105
• 1. Pd-black/NiCr gate MISFET의 제조 ...111
• 가. Pd-black gate의 제조방법 ...111
• 나. 기본 공정 설립 및 마스크 설계 제작 ...112
• 다. Pd-black/NiCr gate MISFET 센서의 전기적 특성 ...115
• 라. Pd-black 박막의 특성 분석 ...117
• 2. Pd-black/NiCr gate MISFET 센서의 동작 특성 ...119
• 가. 소자의 수소검지 특성 및 장기안정도 특성 ...119
• 나. MISFET형 수소센서를 이용한 수소계측기의 제작 및 특성 ...122
• 다. 요 약 ...124
• 제4장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ...125
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...126
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...128
• 참고문헌 ...133