초록 ▼

□ 연구개요
본 과제에서는 물리/화학적으로 안정적인 AlGaN/GaN HEMT 기반의 가스센서를 제작하고, 폴리머계 투과막 또는 무기물(주로, 제올라이트계) 투과막을 적용하여, 혼합가스에서 수소가스를 선택적으로 센싱할 수 있는 투과막 통합형 가스센서를 개발하고자 함. 목표 가스 센싱에 맞게 금속 산화물을 gate 영역에 기능화하고, 목표 가스에 대한 검출 감도를 수 ppm 단위 또는 ppm 이하의 수준까지로 더욱 향상시키고 자 함. 유/무기물 기반 투과막을 적용하여 여러 종류의 혼합가스에 대한 선택비를 측정하여, 고온/고습 환

□ 연구개요
본 과제에서는 물리/화학적으로 안정적인 AlGaN/GaN HEMT 기반의 가스센서를 제작하고, 폴리머계 투과막 또는 무기물(주로, 제올라이트계) 투과막을 적용하여, 혼합가스에서 수소가스를 선택적으로 센싱할 수 있는 투과막 통합형 가스센서를 개발하고자 함. 목표 가스 센싱에 맞게 금속 산화물을 gate 영역에 기능화하고, 목표 가스에 대한 검출 감도를 수 ppm 단위 또는 ppm 이하의 수준까지로 더욱 향상시키고 자 함. 유/무기물 기반 투과막을 적용하여 여러 종류의 혼합가스에 대한 선택비를 측정하여, 고온/고습 환경에서 적용 가능한 가스센서 개발을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
• 최종 연구 목표 : AlGaN/GaN HEMT 기반 고감도 가스센서 제작
• 최종 연구 결과 :
- Schottky diode 기반 가스 센서 제작
- AlGaN/GaN HEMT 기반 가스 센서 제작
- ZnO 및 Pt 나노선 성장을 통한 표면 기능화

• 최종 연구 목표 : AlGaN/GaN HEMT 기반 가스센서의 기체 반응성 연구
• 최종 연구 결과 :
- AlGaN/GaN HEMT 소자의 에탄올 센싱 특성 확보
- ZnO 나노선으로 기능화된 AlGaN/GaN HEMT 소자의 암모니아와 일산화탄소 감응 특성 확보

• 최종 연구 목표 : 가스분리를 위한 투과막 최적화 연구
• 최종 연구 결과 :
- PMMA 투과막이 적용된 Pt-AlGaN/GaN HEMT 소자의 수소가스 감응 특성 연구
- Pt 나노선이 적용된 AlGaN/GaN Schottky diode 수소 가스센서와 PMGI 투과막의 성능 연구
- PMMA 투과막이 적용된 ZnO 수소 가스 센서

• 최종 연구 목표 : 산화갈륨(Ga2O3) 결정면 방향에 따른 수소 반응성 연구(연구년)
• 최종 연구 결과 :
- Ga₂O₃ (-201), (010) 단결정 웨이퍼를 이용한 쇼키 다이오드의 수소 반응성 연구
- ZnO (100), (001) 결정면에 따른 수소 반응성 연구

• 최종 연구 목표 : ZIF-8 나노 분말 합성 및 투과막 변환 연구
• 최종 연구 결과 :
- 첨가제(CTAB, Sodium formate)를 통한 ZIF-8 나노분말 형상 제어 기술 확보
- ZnO 나노구조 및 박막의 ZIF-8 박막 변환 기술

□ 연구개발결과의 중요성
￭ 본 연구과제에서는 AlGaN/GaN HEMT 기반의 가스센서를 제작하고, PDMS, PMMA, PMGI 폴리머 투과막을 적용하여 고습 환경 (특히 RH 100%)에서 안정적으로 수소 기체를 감지할 수 있다는 것을 확인하였음.
￭ 유무기 투과막이 적용된 wide bangap 반도체 재료 기반의 가스센서는 향후 연료 전지 연료극, 또는 수소 배출단에 고온/고습 극한 환경에서의 수소가스 센서로 적용 가능함. 현재 연료전지에는 금속산화물 기반 Electrochemical 센서를 사용하고 있으나, 극저온 또는 고온 및 고습 환경에서는 적용이 거의 불가능함.
￭ 또한 본 과제의 연구성과는 인체호흡으로 발생되는 가스들을 분석하여, 당뇨, 간질환, 폐암 등의 질병을 조기에 감지할 수 있는 breath analyzer로서 적용 가능성이 있음. 다종의 공기 오염원을 동시에 선택적으로 감지 측정 분석할 수 있도록 다양한 금속산화물 또는 나노구조를 가진 가스센서를 집적하여 전자코 개발이 가능함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2. 최종 목표 및 연구 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1. PMMA 투과막이 적용된 Pt-AlGaN/GaN HEMT 소자의 수소가스 감응 특성 연구 ... 6
• 2.2. Pt 나노선이 적용된 AlGaN/GaN Schottky diode 수소 가스센서와 PMGI 투과막의 성능 연구 ... 6
• 2.3. Ga2O3 (-201), (010) 단결정 웨이퍼를 이용한 쇼키 다이오드의 수소 반응성 연구 ... 6
• 2.4. ZIF-8 나노 분말 합성 및 투과막 변환 연구 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 9