주석 산화물과 이차원 소재를 이종 접합한 복합체를 이용한 가스 센서 개발

Abstract

연구에서는 n형 가스 센싱 물질을 성공적으로 합성하고 이의 감응도 및 센싱 특성을 향상시키기 위한 연구를 진행하였다. 또한 저온 센싱을 실현하여 저전력 센싱의 가능성을 확인하였다. 제 1장에서 가스 센싱의 선행 연구에 대한 문헌 조사를 실시하였고 산화성·환원성 가스에 따른 N형·P형 반도체 센서에 대한 메커니즘을 보여주었다. 또한 저항식 센서의 장점과 이를 극복하기 위한 연구 동향에 대해 논하였다. 제 2장에서는 마이크로웨이브 공정을 통하여 높은 최적 감지 온도를 가진 n형 SnO2 나노 파티클에 2차원 물질을 합성하고 SEM, XRD, TEM 분석을 이용하여 잘 형성 되었음을 확인했다. NO2 가스 센싱 테스트를 통해 순수 보다 SnO2 나노 파티클 가스 센서보다 이종 접합한 SnO2-Ti3C2 가스 센서가 뛰어난 감지 성능을 가짐을 확인했으며 특히 최적 감지온도가 상온 가까운 낮은 온도에서 형성되는 것을 확인했다. 가스 센싱의 특성 향상은 n-p heterojunction과 이차원 물질 증착으로 인한 이동도 증가로 여겨진다. 본 연구에서는 감지 온도 감소에 따른 전력 소모의 저하와 감응도의 뛰어난 향상을 보여 저전력 고감도 센서 개발의 실현성을 제시하였다. 제 3장에서는 위의 연구를 통하여 n-p형 센싱 거동을 보이는 장점과 그에 따른 효과에 대해 보여주었다. 또한, 감응도 뿐만 아니라 감지 온도, 반응 및 회복 시간을 포함한 특성 향상을 제시하였다.