KR100966305B1 - 전도성고분자 나노센서 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 전도성고분자 나노센서 제조방법은, 부전도체 기판 상부에 한 쌍의 전극을 상호 이격되게 설치하는 전극설치단계; 전극 상부에 개방홀이 형성된 절연층을 적층하는 절연층 적층단계; 절연층의 개방홀에 전도성고분자가 적층되게 하는 전도성고분자 적층단계; 절연층과 전도성고분자가 적층된 전극을 절연층제거액에 침지시켜 절연층을 제거하는 절연층 제거단계를 포함한다.
이와 같은 전도성고분자 나노센서 제조방법은, 절연층의 개방홀을 통해 한 쌍의 전극을 연결하는 나노와이어로서 전도성고분자를 적층부착되게 하여 원하는 위치에 전도성고분자 나노와이어를 형성할 수 있으며, 별도의 배열작업이 필요없게 됨과 더불어 전도성고분자와 각 전극의 연결부위에서 저항이 낮게 발생되게 하는 효과를 제공할 수 있다.
나노, 센서, 나노와이어, 전도성고분자

Description

전도성고분자 나노센서 및 제조방법{Apparatus and fabrication method of conducting polymer based nano sensor}
본 발명은 센서 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기체나 액체와 같은 유체 내 특정 화합물, 분자 또는 DNA, Protein 등의 바이오물질을 감지하거나 특정분자의 분압을 측정하는데 사용하는 전도성고분자 나노센서 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 나노센서는 기체나 액체와 같은 유체 내 특정 화합물, 분자 또는 DNA, Protein 등의 바이오물질을 감지하거나 특정분자의 분압 및 농도를 측정함과 더불어 진공장비 및 진공챔버의 진공도를 측정하거나 기체 누설위치를 파악하는데 사용한다.
이러한, 나노센서는 일반적으로 반도체 특성을 가지는 무기물로 나노와이어를 합성하고, 특정분자와 결합할 수 있는 수용기를 나노와이어 위에 결합시키는 표면기능화를 수행한 후, 일정간격 이격된 두 전극 사이에 나노와이어(nanowire)를 걸친 상태로 부착하여 제조하게 된다.
그러나, 종래의 나노센서는 나노와이어를 두 전극에 부착하기 위해 접촉 부위 에 금속을 증착함으로써 저항증가에 의한 발열 및 발열에 따른 센서의 오작동이 발생하는 문제점이 있다.
그리고, 종래의 나노센서 제조방법에 있어서는, 무기물 나노와이어를 사용하여 열증착법, 화학증착법, 레이져 어블레이션 방법 등으로 합성하므로 나노와이어 제조비용과 제조시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 나노센서 제조방법은 두 전극 사이에 한 개 또는 복수개의 나노와이어가 걸쳐지도록 정렬하는 작업을 거쳐야 하며, 나노와이어를 원하는 위치에 정확하게 정렬시키기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 두전극 사이에 부착되는 나노와이어 단부에서의 저항이 적고, 두 전극 사이를 연결하는 나노와이어를 원하는 위치에 형성할 수 있어 정렬작업이 불필요한 전도성고분자 나노센서 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 한 쌍의 전극을 연결하는 전도성고분자로 된 나노와이어를 형성하여 나노센서를 제조하는 방법에 있어서, 부전도체 기판 상부에 한 쌍의 전극을 상호 이격되게 설치하는 전극설치단계와; 상기 전극 상부에 개방홀이 형성된 절연층을 적층하는 절연층 적층단계와; 상기 절연층의 개방홀에 전도성고분자가 적층되게 하는 전도성고분자 적층단계와; 상기 절연층과 전도성고분자가 적층된 상기 전극을 절연층제거액에 침지시켜 상기 절연층을 제거하는 절연층 제거단계를 포함한다.
여기서, 상기 전도성고분자 적층단계는 전도성고분자를 형성할 수 있는 화학물질이 용해된 현탁액에 침지하여 산화반응이나 환원반응에 의해 상기 전극 상부에 위치하는 절연층의 개방홀에 전도성고분자를 적층 부착하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 전도성고분자 적층단계는 진공챔버안에서 증착(vapor deposition)에 의해 전도성고분자를 상기 절연층의 개방홀에 적층하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd)과 같은 금속류 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연층 적층단계에서 상기 절연층의 개방홀 길이는 50나노미터 내지 20마이크로미터로 형성하며, 폭은 5 내지 1000나노미터로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연층은 포토레지스트(Photoresist), 이빔레지스트(E-beam resist), 유리(SiO2), 질화규소(Si3N4) 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도성고분자 적층단계에서 상기 현탁액은 전도성고분자의 모노머와 염 및 산화제나 환원제를 용매에 용해한 용액인 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도성고분자의 모노머는 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 티오펜(thiophene), 아세틸렌(acetylene), 이닷(EDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자의 모노머 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 염은 염화칼륨(KCl), 염화수소(HCl),pTSA(p-toluenesulfonic acid), NaDBS(dodecylbenzenesulfonic acid sodium salt), CSA(10-camphorsulfonic acid), 과염소산리튬(LiClO4) 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 용매는 물, 아세토니트릴(CH3CN), 에틸알코올(CH3CH2OH) 및, 이들의 혼합액 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 산화제나 환원제는 FeCl3, Fe(OTs)3, Fe2(SO4)3, Na2S2O8, Ni(cod)2(cod=1,5-cyclooctanadiene), Ni(PPh3)2Cl2(PPh=phenylphosphine), AsF5, (NH4)2S2O8, H2O2 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연층 제거단계에서 상기 절연층제거액은 아세톤용액, 불산(HF)용액, 인산(H3PO4)용액 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 전도성고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연층 제거단계 후에는 상기 전극과 상기 전도성고분자 사이의 접촉저항을 줄일 수 있도록 상기 전극과 상기 전도성고분자가 접촉하는 부분에 대해 금속층을 증착하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속층은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전도성고분자 나노센서는, 부전도체 기판과; 상기 부전도체 기판 상부에 상호 일정간격 이격되게 설치하는 한 쌍의 전극; 및, 상호 이격되게 설치된 상기 전극을 연결하는 와이어로서 전도성고분자를 포 함한다.
여기서, 상기 전극의 상기 전도성고분자와 접촉하는 부분에는 상기 전극과 상기 전도성고분자 사이의 접촉저항을 줄일 수 있도록 금속층을 더 형성한 것이 바람직하다.
그리고, 상기 전도성고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 전도성고분자 나노센서 및 제조방법은, 절연층의 개방홀을 통해 한 쌍의 전극을 연결하는 나노와이어로서 전도성고분자를 적층부착되게 하여 원하는 위치에 전도성고분자의 나노와이어를 형성할 수 있으며, 별도의 배열작업이 필요없게 됨과 더불어 전도성고분자와 각 전극의 연결부위에서 저항이 낮게 발생되게 하는 효과를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으 로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예에 따른 전도성고분자 나노센서 제조방법에 대한 순서도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 전도성고분자 나노센서 제조방법은, 전극설치단계(S1), 절연층 적층단계(S2), 전도성고분자 적층단계(S3), 절연층 제거단계(S4)를 거쳐 한 쌍의 전극(200) 사이에 전도성고분자(400)를 적층하게 되는 것이다.
먼저, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 한 쌍의 전극(200)을 부전도체 기판(100)의 상부에 상호 이격된 상태로 설치하는 전극설치단계(S1)를 거치게 된다.
여기서, 상기 부전도체 기판(100)은 유리(SiO2), 질화규소(Si3N4), 폴리이미드, PCB 중 어느 하나의 재질을 선택적으로 사용하여 500마이크로미터의 두께로 형성하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
이러한, 상기 부전도체 기판(100)은 이후 한 쌍의 전극(200)을 연결하는 전도성고분자(400) 이외의 다른 것과는 전기적으로 연결되지 않도록 한다.
그리고, 상기 전극(200)은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 백 금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 다양한 전도체를 사용할 수 있다.
여기서, 상기 전극(200)은 100나노미터의 두께로 형성하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
상기 부전도체 기판(100) 상부에 한 쌍의 전극(200)을 이격 설치한 후에는(S1), 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 상기 전극(200) 상부에 절연층(300)을 적층하는 절연층적층단계(S2)를 수행한다.
이러한, 상기 절연층(300)은 포토레지스트(Photoresist), 이빔레지스트(E-beam resist), 유리(Si02), 질화규소(Si3N4) 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 절연층(300)에는 이후 공정인 전도성고분자 적층단계(S3)에서 한 쌍의 상기 전극(200)을 연결하는 전도성고분자(400)가 적층될 수 있도록 개방홀(310)을 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 절연층(300)에 형성하는 개방홀(310)의 크기에 따라 이후 나노 감지부의 크기가 조절된다.
이때, 상기 개방홀(310)의 길이는 50나노미터 내지 20마이크로미터로 형성하며, 폭은 5 내지 1000나노미터로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
상기 절연층적층단계(S2)를 거치면, 상기 전극(200)을 화학반응을 통해 전도성고분자(400)를 형성할 수 있는 현탁액에 침지하여 상기 절연층(300)의 개방홀(310)에 전도성고분자(400)를 적층시키는 전도성고분자 적층단계(S3)를 거친다.
여기서, 상기 현탁액에 용해된 화학물질은 상기 전극(200)보다 반응성이 낮은 전도성고분자의 모노머와 염 및, 화학반응을 일으키는 산화제나 환원제를 사용하며, 상기 현탁액은 이러한 화학물질을 용매인 물이나 아세토니트릴(CH3CN), 에틸알코올(CH3CH2OH), 및 이들의 혼합액에 용해한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한, 상기 전도성고분자 모노머로는 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 티오펜(thiophene), 아세틸렌(acetylene), 이닷(EDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자의 모노머 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
그리고, 상기 염은 염화칼륨(KCl), 염화수소(HCl), pTSA(p-toluenesulfonic acid), NaDBS(dodecylbenzenesulfonic acid sodium salt), CSA(10-camphorsulfonic acid), 과염소산리튬(LiClO4) 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 산화제나 환원제는 FeCl3, Fe(OTs)3, Fe2(SO4)3, Na2S2O8, Ni(cod)2(cod=1,5-cyclooctanadiene), Ni(PPh3)2Cl2(PPh=phenylphosphine), AsF5, (NH4)2S2O8, H2O2 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
즉, 이러한 상기 전도성고분자 적층단계(S3)는 상기 현탁액에 상기 전극(200)을 침지하면 산화제나 환원제에 의한 산화반응 또는 환원반응에 의해 상기 전극(200) 상부에 위치하는 상기 절연층(300)의 개방홀(310)에 상기 모노머인 상기 전도성고분 자(400)가 적층 부착된다.
또는, 상기 전도성고분자(400)를 진공 챔버안에서 열을 이용하여 기체화시킨 뒤 상기 전극(200) 위 절연층(300)의 개방홀(310) 내부에 적층시키는 증착(vapor deposition)법을 사용할 수도 있다.
여기서, 증착법에 의한 개방홀(310) 적층에 사용되는 상기 전도성고분자(400)는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene) 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
상기 절연층(300)의 개방홀(310) 내부에 전도성고분자(400)가 적층 상태로 부착되면(S3), 상기 현탁액이나 진공 챔버 안에서 상기 절연층(300) 및 상기 전도성고분자(400)가 적층된 상기 전극(200)을 꺼낸 후, 절연층제거액에 다시 침지하여 상기 절연층(300)을 제거하는 절연층 제거단계(S4)를 거친다.
여기서, 상기 절연층제거액은 상기 절연층(300)이 포토레지스트일 경우에는 아세톤용액을 사용하며, 유리(SiO2)일 경우에는 불산(HF)용액을 사용하고, 질화규소(Si3N4)일 경우에는 인산(H3PO4)용액을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 유리 및 질화규소의 각 상기 절연층제거액과의 반응은 하기의 반응식 1 및 반응식 2와 같다.
SiO2 + 6HF -> H2SiF6 (water soluble) + 4H+ + 2O2 -
Si3N4 + H3PO4 + H2O -> NO↑ + NO3 - + H2PO4 - + H2SiO3
상기 절연층제거액에 침지하여 도 6 및 도 7와 같이 상기 전극(200) 상부에 적층된 절연층(300)을 제거(S4)하게 되면, 한 쌍의 상기 전극(200)은 전도성고분자(400)만으로 연결된 상태가 되어 나노센서의 제조가 완료된다.
마지막으로, 상기 절연층제거단계(S4)를 거친 후에는 상기 전극(200)과 상기 전도성고분자(400) 사이의 접촉저항을 줄일 수 있도록 상기 전극(200)과 상기 전도성고분자(400)가 접촉하는 부분에 대해 금속층을 증착할 수도 있다.
여기서, 상기 금속층은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd)와 같은 금속류 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
이러한, 상기 금속층은 집속이온빔(FIB), 이빔증착법, 스퍼터링 등의 방법으로 상기 전극(200)에 증착하는 것이 바람직하다.
이같이, 구성되는 전도성고분자 나노센서 제조방법을 통해 제조된 전도성고분자 나노센서는, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 부전도체 기판(100), 전극(200), 전도성고분자(400)를 구비하고 있다.
상기 부전도체 기판(100)은 이후 설명할 상기 전극(200)이 상호 일정간격 이격 된 상태에서 전류가 흐르지 않도록 하는 판 부재이다.
이러한, 상기 부전도체 기판(100)은 유리(SiO2), 질화규소(Si3N4), 폴리이미드, PCB 중 어느 하나의 재질을 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 부전도체 기판(100)은 500마이크로미터의 두께로 형성하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
상기 전극(200)은 상기 부전도체 기판(200) 상부에 한 쌍이 상호 일정간격 이격되게 설치하는 부재이다.
이러한, 상기 전극(200)은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 구리(Cu) 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 다양한 전도체를 사용할 수 있다.
여기서, 상기 전극(200)은 100나노미터의 두께로 형성하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
그리고, 상기 전극(200)의 상기 전도성고분자(400)와 접촉하는 부분에는 상기 전극(200)과 상기 전도성고분자(400) 사이의 접촉저항을 줄일 수 있도록 금속층(도면미도시)을 형성할 수도 있다.
상기 전도성고분자(400)는 상호 이격되게 설치된 상기 전극(200)을 연결하는 와이어 부재이다.
이후, 상기 전도성고분자(400)는 상기 전극(200)을 연결하여 센서로 작용되게 한다.
이러한, 상기 전도성고분자(400)는 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 티오펜(thiophene), 아세틸렌(acetylene), 이닷(EDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자의 모노머 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또는, 상기 전도성고분자(400)를 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene) 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 전도성고분자 나노센서 및 제조방법은 한 쌍의 상기 전극(200)을 연결하는 전도성고분자(400)를 상기 절연층(300)의 개방홀(310)을 통해 적층하여 나노와이어를 형성함으로써 별도의 배열작업이 필요하지 않고 원하는 위치에 나노와이어로서 전도성고분자(400)를 형성할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전도성고분자 나노센서 제조방법을 나타낸 순서도,
도 2 및 3는 도 1의 S1단계를 나타낸 단면도,
도 4 및 5는 도 1의 S2단계를 나타낸 단면도,
도 6 및 7는 도 1의 S3단계를 나타낸 단면도,
도 8 및 9는 도 1의 S4단계를 나타낸 단면도이다.

Claims (18)

  1. 한 쌍의 전극을 연결하는 전도성고분자로 된 나노와이어를 형성하여 나노센서를 제조하는 방법에 있어서,
    부전도체 기판 상부에 한 쌍의 전극을 상호 이격되게 설치하는 전극설치단계와;
    상기 전극 상부에 개방홀이 형성된 절연층을 적층하는 절연층 적층단계와;
    상기 절연층의 개방홀에 전도성고분자가 적층되게 하는 전도성고분자 적층단계와;
    상기 절연층과 전도성고분자가 적층된 상기 전극을 절연층제거액에 침지시켜 상기 절연층을 제거하는 절연층 제거단계를 포함하되,
    상기 전극은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd)과 같은 금속류 중 선택된 어느 하나로 형성한 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성고분자 적층단계는 전도성고분자를 형성할 수 있는 화학물질이 용해된 현탁액에 침지하여 산화반응이나 환원반응에 의해 상기 전극 상부에 위치하는 절연층의 개방홀에 전도성고분자를 적층 부착하는 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성고분자 적층단계는 진공챔버안에서 증착(vapor deposition)에 의해 전도성고분자를 상기 절연층의 개방홀에 적층하는 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 절연층 적층단계에서 상기 절연층의 개방홀 길이는 50나노미터 내지 20마이크로미터로 형성하며, 폭은 5 내지 1000나노미터로 형성하는 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 절연층은 포토레지스트(Photoresist), 이빔레지스트(E-beam resist), 유리(SiO2), 질화규소(Si3N4) 중 선택된 어느 하나로 형성한 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 전도성고분자 적층단계에서 상기 현탁액은 전도성고분자의 모노머와 염 및 산화제나 환원제를 용매에 용해한 용액인 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전도성고분자의 모노머는 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 티오펜(thiophene), 아세틸렌(acetylene), 이닷(EDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자의 모노머 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 염은 염화칼륨(KCl), 염화수소(HCl), pTSA(p-toluenesulfonic acid), NaDBS(dodecylbenzenesulfonic acid sodium salt), CSA(10-camphorsulfonic acid), 과염소산리튬(LiClO4) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 용매는 물, 아세토니트릴(CH3CN), 에틸알코올(CH3CH2OH) 및 이들의 혼합액 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 산화제나 환원제는 FeCl3, Fe(OTs)3, Fe2(SO4)3, Na2S2O8, Ni(cod)2(cod=1,5-cyclooctanadiene), Ni(PPh3)2Cl2(PPh=phenylphosphine), AsF5, (NH4)2S2O8, H2O2 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 절연층 제거단계에서 상기 절연층제거액은 아세톤용액, 불산(HF)용액, 인산(H3PO4)용액 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 전도성고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 절연층 제거단계 후에는 상기 전극과 상기 전도성고분자 사이의 접촉저항을 줄일 수 있도록 상기 전극과 상기 전도성고분자가 접촉하는 부분에 대해 금속층을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 금속층은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 중 선택된 어느 하나로 형성한 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서 제조방법.
  16. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제15항 중 어느 하나의 전도성고분자 나노센서 제조방법을 이용하여 제조되는 나노센서에 관한 것으로,
    부전도체 기판과;
    상기 부전도체 기판 상부에 상호 일정간격 이격되게 설치하는 한 쌍의 전극; 및,
    상호 이격되게 설치된 상기 전극을 연결하는 와이어로서 전도성고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 전극의 상기 전도성고분자와 접촉하는 부분에는 상기 전극과 상기 전도성고분자 사이의 접촉저항을 줄일 수 있도록 금속층을 더 형성한 것을 특징으로 하는 전 도성고분자 나노센서.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 전도성고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및, 이들의 유도체 즉 CO2H, NH2, SH와 같은 작용기를 가지는 전도성고분자 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전도성고분자 나노센서.
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KR101651108B1 (ko) * 2015-02-10 2016-08-26 인하대학교 산학협력단 센서용 전극의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 센서

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060100874A (ko) * 2005-03-18 2006-09-21 김창교 마이크로 채널 구조를 갖는 가스센서
KR100713289B1 (ko) * 2002-08-30 2007-05-04 나노-프로프리어터리, 인크. 가변적인 범위의 수소 센서로 사용되는 금속 나노와이어의형성
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100713289B1 (ko) * 2002-08-30 2007-05-04 나노-프로프리어터리, 인크. 가변적인 범위의 수소 센서로 사용되는 금속 나노와이어의형성
KR20060100874A (ko) * 2005-03-18 2006-09-21 김창교 마이크로 채널 구조를 갖는 가스센서
KR20080004866A (ko) * 2006-07-07 2008-01-10 한국기계연구원 나노소재의 물리적 변형을 이용한 유동특성 검출방법

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