산화주석 나노와이어 합성 및 가스감응 특성연구

Abstract

SnO₂, an n-type semiconductor with a large band gap (Eg = 3.6 eV at 300 K), showed interesting features in the aspects of synthesis and device applications. SnO₂ nanowires are used at the nano-scaled building bl℃ks with 1-D single crystalline. SnO₂ semiconductors have been studied for applications such as gas sensors, lithium-ion batteries and solar cell. In this study, SnO₂ nanowires were grown by vapor transport techniques through vapor-liquid-solid(VLS) mechanism. In order to control size and morphology of SnO₂ nanowires, we controlled temperature, gas flow rate and SnO₂/carbon mixing ratio. Morphology of SnO₂ nanowires were observed by scanning electron microscopy(SEM). We confirmed that SnO₂ nanawire of tetragonal rutile structure using high-resolution transmission electron microscopy(HR-TEM), Selected-Area Electron Diffraction(SAED) pattern and X-ray diffraction(XRD). In order to confirm the characteristic of electrical transport for individual SnO₂ nanowire, photolithography pr℃ess was employed in this study. And then the nanowire was aligned by dielectrophoresis method between Ti/Pt(40 nm/100 nm) electrodes. The response property of 200 ppm ethanol gas was also studied at 400 ℃.; SnO₂는 300 K에서 3.6 eV의 밴드갭을 가진 n-type 반도체로써 일차원 나노소자로 응용되어지고 있다. SnO₂ 나노와이어는 가스센서, 리튬이온전지, 태양전지 등에 응용되고 있다. 본 연구에서는 기상-액상-고상법(VLS)을 이용하여 SnO₂ 나노와이어를 성장시켰다. 이때 반응온도, SnO₂와 carbon분말의 혼합비율, Ar 가스유량변화를 조절하여 균일한 직경과 형태를 갖는 SnO₂ 나노와이어를 성장시켰다. Scanning electron microscopy(SEM)을 이용하여 SnO₂ 나노와이어의 형태와 표면관찰을 하였으며 high resolution transmission electron microscopy(HR-TEM), selected-area electron diffraction(SAED) patten과 X-Ray diffraction(XRD)을 이용하여 결정구조를 분석한 결과 tetragonal rutile structre의 SnO₂ 나노와이어임을 확인하였다. photolithography를 이용하여 전극물질은 Ti/Pt(40/100 nm), 전극간 거리 10 ㎛인 전극을 만들었으며, 용매에 나노와이어를 분산시키고 dielectrophoresis를 이용하여 전극에 정렬시켜 I-V를 측정하여 전기적 특성을 평가하였다. SnO₂ 나노와이어를 400 ℃의 작동온도에서 200 ppm의 에탄올 가스와 반응시켜 가스센서로의 응용을 연구하였다.