KR101014851B1 - Method for manufacturing gas sensor for detecting mixed gas and the gas sensor manufactured by the method - Google Patents

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KR101014851B1 KR1020070047191A KR20070047191A KR101014851B1 KR 101014851 B1 KR101014851 B1 KR 101014851B1 KR 1020070047191 A KR1020070047191 A KR 1020070047191A KR 20070047191 A KR20070047191 A KR 20070047191A KR 101014851 B1 KR101014851 B1 KR 101014851B1
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Abstract

본 발명은 미세접촉인쇄 기술을 이용한 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법, 이로부터 제조된 혼합기체 검출용 기체센서 및 상기 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 복수 개의 마스터 주형 상에 각각 음각 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스터 주형 상에 액상 고분자를 붓고 경화시켜서 상기 음각 패턴에 대응되는 양각 패턴을 구비한 복수 개의 고분자 도장을 제조하는 단계; 상기 복수 개의 고분자 도장의 표면에 서로 다른 기체 검출 물질을 묻힌 후 미세접촉인쇄 기술을 이용하여 순차적으로 기판 상에 기체 검출 물질 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 서로 다른 기체 검출 물질 패턴의 교차점에 접촉저항 감소물질 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법, 이로부터 제조된 기체센서 및 상기 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법을 제공한다.The present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas using a micro-contact printing technology, a gas sensor for detecting a mixed gas produced therefrom and a method for detecting a mixed gas using the gas sensor, more specifically, Forming intaglio patterns on the master mold, respectively; Preparing a plurality of polymer coatings having an embossed pattern corresponding to the intaglio pattern by pouring and curing a liquid polymer on the master mold; Depositing different gas detection materials on surfaces of the plurality of polymer coatings, and sequentially forming a gas detection material pattern on a substrate by using microcontact printing technology; And forming a contact resistance reduction material pattern at an intersection point of the different gas detection material patterns, a method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, a gas sensor manufactured therefrom, and a method of detecting a mixed gas using the gas sensor. To provide.

본 발명에 따르면, 종래의 리쏘그라피 공정 등에 비해서 고가의 장비를 필요로 하지 않고도 용이하게 다양한 기체 검출 물질을 하나의 센서 내에 구현할 수 있고, 정확한 교차접합 센서의 메카니즘 분석을 가능하게 하며, 저전력으로도 높은 감도로 혼합기체의 정확한 정성 및 정량적 분석을 가능하게 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법, 이로부터 제조된 혼합기체 검출용 기체센서 및 상기 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, various gas detection materials can be easily implemented in a single sensor without requiring expensive equipment compared to a conventional lithography process, enabling accurate cross-junction sensor analysis and low power consumption. It is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, which enables accurate qualitative and quantitative analysis of the mixed gas with high sensitivity, a gas sensor for detecting a mixed gas prepared therefrom, and a method for detecting a mixed gas using the gas sensor. have.

기체센서, 미세접촉인쇄 Gas Sensor, Fine Contact Printing

Description

혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법 및 기체센서 {Method for manufacturing gas sensor for detecting mixed gas and the gas sensor manufactured by the method}Method for manufacturing gas sensor for detecting mixed gas and the gas sensor manufactured by the method}

도 1a 내지 1c는 본 발명에 따른 마스터 주형의 평면 형태에 대한 예들을 도시한 도면이다.1a to 1c show examples of the planar shape of a master mold according to the invention.

도 2a 내지 2c는 각각 도 1a 내지 도 1c에 따른 마스터 주형들에 의해서 제조된 고분자 도장의 예들을 도시한 도면이다.2a to 2c show examples of the polymer coating produced by the master molds according to FIGS. 1a to 1c, respectively.

도 3은 랑뮈에-블라제 트러프를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a schematic illustration of a Lange-Blaze trough.

도 4a 및 4b는 각각 LB 방법 및 LS 방법에 대한 개략적인 공정 개요도를 도시한 도면이다.4A and 4B show schematic process schematic diagrams for the LB method and the LS method, respectively.

도 5a 및 5b는 각각 도 2a 및 2b에 따른 고분자 도장을 사용하여 격자무늬의 기체 검출 물질 패턴을 형성하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.5A and 5B schematically illustrate a process of forming a pattern of a gas detection material having a lattice pattern by using the polymer coating according to FIGS. 2A and 2B, respectively.

도 6a 및 6b는 도 5a 및 5b에 도시된 과정에 의해서 제조된 혼합기체 검출용 기체센서를 각각 도시한 도면이다.6A and 6B are diagrams illustrating a gas sensor for detecting a gas mixture, respectively, manufactured by the process illustrated in FIGS. 5A and 5B.

도 7은 도 6a에 도시된 바와 같은 기체센서에 있어서, 주경로 및 부가 경로를 통한 전류 흐름을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 7 is a view schematically illustrating a current flow through a main path and an additional path in the gas sensor as shown in FIG. 6A.

도 8은 도 7의 A1으로부터 B1으로 전류가 흐르는 경우에 주경로를 통한 전류의 흐름 및 부가 경로를 통한 전류의 흐름을 회로도로 간략히 도시한 도면이다.FIG. 8 is a circuit diagram schematically illustrating the flow of current through the main path and the flow of current through the additional path when current flows from A1 to B1 in FIG. 7.

도 9는 도 7의 A1으로부터 B2로 전류가 흐르는 경우에 주경로를 통한 전류의 흐름 및 부가 경로를 통한 전류의 흐름을 회로도로 간략히 도시한 도면이다.FIG. 9 is a circuit diagram schematically illustrating the flow of current through the main path and the flow of current through the additional path when current flows from A1 to B2 in FIG. 7.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

600, 601: 기체 검출부600, 601: gas detection unit

610, 611: 접촉저항 감소부610, 611: contact resistance reducing unit

620, 621: 전극부620 and 621: electrode section

본 발명은 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법, 이로부터 제조된 혼합기체 검출용 기체센서 및 상기 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 리쏘그라피 공정 등에 비해서 고가의 장비를 필요로 하지 않고도 용이하게 다양한 기체 검출 물질을 하나의 센서 내에 구현할 수 있고, 정확한 교차접합 센서의 메카니즘 분석을 가능하게 하며, 저전력으로도 높은 감도로 혼합기체의 정확한 정성 및 정량적 분석을 가능하게 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법, 이로부터 제조된 혼합기체 검출용 기체센서 및 상기 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, a gas sensor for detecting a mixed gas produced therefrom, and a method for detecting a mixed gas using the gas sensor, and more particularly, compared to a conventional lithography process. Easily implement a variety of gas detection materials in one sensor without the need for equipment, enables accurate cross-junction sensor mechanism analysis, and accurate sensitivity and quantitative analysis of mixed gases with high sensitivity at low power The present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, a gas sensor for detecting a mixed gas prepared therefrom, and a method for detecting a mixed gas using the gas sensor.

기체 검출 기술은 환경 감시와 화학 공정 제어, 우주 사업, 농업, 임업, 의 학 기기 등에 매우 중요하기 때문에, 전 세계적으로 많은 연구가 수행되고 있으며, 그 중 NO2 기체의 검출은 연소 또는 자동차 배기가스로 인한 환경 공해 모니터링에 중요하고, 암모니아 기체의 검출은 산업이나 의학, 생태계 등의 모니터링에 필수적이다.Gas detection technology, environmental monitoring and chemical process control, space business, agriculture, because it is very important like forestry, the school equipment, has been carried out many studies around the world, the detection of that of NO 2 gas combustion or vehicle exhaust This is important for environmental pollution monitoring, and the detection of ammonia gas is essential for industrial, medical and ecosystem monitoring.

종래에 반도체성 금속 산화물이나, 유기 물질들, 그리고 폴리머와의 혼합물 등과 같은 전기적 센서 물질들 중에서, 반도체성 금속 산화물이 NO2나 암모니아 검출에 매우 폭넓게 이용되고 있으며, 반도체성 금속 산화물은 200~600℃의 고온에서 센서 물질과 검출 대상 기체 사이의 화학 반응성을 높여야 센서로서의 역할을 할 수 있다 (Kong et al., Science 2000, 28, 622). 기체센서에 관한 최근 연구동향을 살펴 보면, GE의 Global Research Center에서는 반도체에 기반을 둔 플레임 센서 (flame sensor)를 상용화한 바 있고, NASA 연구소에서는 우주선에 들어가는 반도체 가스 센서를 제작한 바 있으며, 또한 독일의 Maximillian Fleischer사에서는 반도체 산화물 어레이를 성장시키고 가스 혼합물 중 개개의 가스를 검출해내는 가스센서 어레이에 관한 연구를 진행하고 있다. 그 외에도 전도성 고분자 형태의 반도체 물질과 유기 프탈로시아닌과 같은 반도체 물질이 NO2와 암모니아 검출에 이용되기도 하지만 약 1010 Ω에 달하는 높은 저항 때문에 센서 물질로 사용되기에는 어려움이 있다.Conventionally, among electrical sensor materials such as semiconducting metal oxides, organic materials, and mixtures with polymers, semiconducting metal oxides are widely used for detecting NO 2 or ammonia, and semiconducting metal oxides are 200 to 600. The chemical reactivity between the sensor material and the gas to be detected at a high temperature of ℃ may be used as a sensor (Kong et al., Science 2000, 28, 622). Recent research on gas sensors has shown that GE's Global Research Center has commercialized semiconductor-based flame sensors, and NASA has produced semiconductor gas sensors for spacecraft. Maximillian Fleischer of Germany is working on a gas sensor array that grows a semiconductor oxide array and detects individual gases in the gas mixture. In addition, semiconductor materials such as conductive polymers and organic phthalocyanine may be used to detect NO 2 and ammonia, but it is difficult to be used as a sensor material due to the high resistance of about 10 10 Ω.

한편, 2000년에 발표된 한 연구 결과는 단일벽 탄소나노튜브 (SWCNT)를 이용 하여 상온에서 NO2와 암모니아를 검출할 수 있음을 보여주었으며, 특히 상기 연구 결과에서는 저항이 수백 배가 변하며, 단지 수십 초 동안의 가스 노출만으로도 수 ppm의 가스를 측정할 수 있었다 (Kong et al., Science 2000, 28, 622). 또한, 이러한 보고는 SWCNT의 1차원적 나노구조에서 기인한다고 믿어졌고, 이를 바탕으로 V2O5, SnO2, ZnO와 같은 반도체성 금속 산화물 연구에 많은 이목이 집중되었다.On the other hand, a study published in 2000 showed that single-walled carbon nanotubes (SWCNT) can be used to detect NO 2 and ammonia at room temperature. Several ppm of gas could be measured with only a few seconds of gas exposure (Kong et al., Science 2000, 28, 622). In addition, it was believed that this report originated from the one-dimensional nanostructure of SWCNT, and much attention was focused on the study of semiconducting metal oxides such as V 2 O 5 , SnO 2 , and ZnO.

그러나, 아직까지도 나노선 (nanowire)에 대한 연구가 많지 않으며, 기체센서로서의 실험을 수행한다 하더라도 단일 나노선 자체에 대한 연구이거나 필름 연구에 그치고 있는 실정이며, 미국의 Jet Propulsion Laboratory에서는 패턴된 금속 전극 위에 전기증착법을 이용하여 나노선을 성장하는 방식으로 센서 어레이를 제작하는 연구를 수행하고 있기도 하다. 단일 나노선은 기체센서로서의 이상적인 특성을 보여주지만 대량 생산이 불가능하다는 문제점이 있으며, 필름에 대한 연구는 생산성 문제는 어느 정도 극복하였으나, 나노선 자체의 성질을 살리지 못한다는 단점이 있다. 더 나아가, 아직까지도 단일 가스별 센싱 특성을 바탕으로 한 단순 센싱 메커니즘에 관한 연구는 발표된 바 있으나, 혼합 가스에 대한 연구는 전무한 실정이다. 또한, 센서의 패터닝 연구 또한 나노선을 이용한 연구가 아닌 일반적인 메탈 산화물에 그치고 있으며, 그 방식 또한 기존의 리쏘그라피 방법을 채용하기 때문에 다품종 소량 생산에는 불리하다는 단점이 있다. 따라서, 경제적인 센서 생산을 통한 센서 사용 확대에 한계가 있으며, 기체 감응 능력 또한 한계가 있다.However, there are not many studies on nanowires yet, and even if experiments as gas sensors are conducted on a single nanowire itself or a film study, the patterned metal electrode in the Jet Propulsion Laboratory in the US He is also conducting research on fabricating sensor arrays by growing nanowires using electro-deposition. Although single nanowires show ideal characteristics as gas sensors, there is a problem that mass production is impossible, and studies on films have overcome some of the productivity problems, but have the disadvantage of not utilizing the properties of nanowires themselves. Furthermore, studies on simple sensing mechanisms based on the sensing characteristics of a single gas have been published, but there are no studies on mixed gas. In addition, the sensor patterning research is also a general metal oxide rather than a nanowire research, and the method is also disadvantageous in the production of small quantities of various varieties because the conventional lithography method is adopted. Therefore, there is a limit in expanding the use of sensors through economical sensor production, and there is a limit in gas sensitivity.

한편, 기존의 리쏘그라피 방법으로 센서를 제작할 경우, 고가의 장비가 필요 할 뿐만 아니라, 고감도 센서 제작을 위해 필요한 나노 물질을 이용하더라도 나노 물질의 특성을 잘 살리기 힘들며, 다품종 소량 생산이 어렵고 생산과정이 매우 복잡하다는 문제점이 있었다. 또한, 스핀코팅 (spin-coating)이나 딥코팅 (dip-coating) 등의 방법 등을 이용하는 경우에도, 필름 형태로 센서물질이 기판에 적층되기 때문에 소자의 집적화가 어렵고, 균일한 필름을 제작하기 힘들다는 문제점이 있었다.On the other hand, in the case of manufacturing the sensor by the conventional lithography method, not only expensive equipment is required, but even using the nanomaterial required for the production of high-sensitivity sensor, it is difficult to make good use of the characteristics of the nanomaterial, and it is difficult to produce small quantities of various kinds and There was a problem of being very complicated. In addition, even when using a method such as spin-coating or dip-coating, the sensor material is laminated on the substrate in the form of a film, which makes it difficult to integrate devices and to produce a uniform film. Had a problem.

이와 같이, 단일 나노선을 이용하여 센서를 제작할 경우 센서로서의 성능, 효율, 감도 등은 매우 우수하지만, 공정화가 어려울 뿐만 아니라 단일 소자의 제작에도 고가의 장비와 노력이 필요하다.As such, when a sensor is manufactured using a single nanowire, the sensor has excellent performance, efficiency, and sensitivity as a sensor, but it is difficult to process and requires expensive equipment and efforts to manufacture a single device.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 과제는 리쏘그라피 방법과 같은 일반적 실리콘 공정에 비해서 고가의 장비를 필요로 하지 않으며, 손 쉬운 방법으로 다양한 기체 검출 물질을 교차접합 형태의 기체센서로 제작할 수 있고, 저렴한 가격으로 다품종 센서를 제작할 수 있는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, the first task of the present invention does not require expensive equipment compared to the general silicon process, such as lithography method, it is possible to manufacture a variety of gas detection material as a cross-linked gas sensor in an easy way, It is to provide a method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas that can produce a multi-class sensor at a low price.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 두 번째 과제는 검출 대상 기체가 흡착될 수 있는 영역이 일정하고 동종 기체 검출 물질 및 이종 검출 물질의 교차접합 형태가 한 센서 내에 존재하기 때문에 교차접합 센서의 메카니즘 분석이 용이하며, 모듈화가 용이하고, 저전력의 초고감도 기체센서 구현이 가능한 혼합기체 검출용 기체센서를 제공하는 것이다.In addition, the second object of the present invention is to easily analyze the mechanism of the cross-junction sensor because the area where the gas to be detected can be adsorbed is constant and the cross-linked form of the homogeneous gas detection material and the heterogeneous detection material is present in one sensor. In addition, the present invention provides a gas sensor for detecting a mixed gas, which can be easily modularized and implements a low power ultra-high sensitivity gas sensor.

마지막으로, 본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 혼합기체에 대한 정확한 정성 및 정량적 분석이 가능한 혼합기체의 검출방법을 제공하는 것이다.Finally, the third technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for detecting a mixed gas capable of accurate qualitative and quantitative analysis of the mixed gas.

본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,The present invention to achieve the first technical problem,

복수 개의 마스터 주형 상에 각각 음각 패턴을 형성하는 단계;Forming an intaglio pattern on each of the plurality of master molds;

상기 마스터 주형 상에 액상 고분자를 붓고 경화시켜서 상기 음각 패턴에 대응되는 양각 패턴을 구비한 복수 개의 고분자 도장을 제조하는 단계;Preparing a plurality of polymer coatings having an embossed pattern corresponding to the intaglio pattern by pouring and curing a liquid polymer on the master mold;

상기 복수 개의 고분자 도장의 표면에 서로 다른 기체 검출 물질을 묻힌 후 미세접촉인쇄 기술을 이용하여 순차적으로 기판 상에 기체 검출 물질 패턴을 형성하는 단계; 및Depositing different gas detection materials on surfaces of the plurality of polymer coatings, and sequentially forming a gas detection material pattern on a substrate by using microcontact printing technology; And

상기 서로 다른 기체 검출 물질 패턴의 교차점에 접촉저항 감소물질 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas comprising forming a contact resistance reducing material pattern at the intersection of the different gas detection material patterns.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 음각 패턴은 평행 스트라이프 패턴일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the intaglio pattern may be a parallel stripe pattern.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 음각 패턴은 십자형 패턴일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the intaglio pattern may be a cross pattern.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 고분자는 폴리디메틸실록산 (PDMS)일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the polymer may be polydimethylsiloxane (PDMS).

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 혼합기체는 NH3, CO, H2 및 알데히드로 이루어진 군으로부터 선택된 둘 이상의 혼합기체일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mixed gas may be two or more mixed gases selected from the group consisting of NH 3 , CO, H 2 and aldehyde.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 기체 검출 물질은 단일벽 탄소나노튜브, 바나듐 산화물 나노와이어, 아연 산화물 나노와이어 및 주석 산화물 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 둘 이상의 물질일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the gas detection material may be two or more materials selected from the group consisting of single-walled carbon nanotubes, vanadium oxide nanowires, zinc oxide nanowires, and tin oxide nanowires.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 기체 검출 물질은 공액 고분자 (conjugated polymer) 또는 계면활성제를 더 포함할 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the gas detection material may further include a conjugated polymer or a surfactant.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 기판은 금속 산화물 기판 또는 유연성 고분자 기판일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the substrate may be a metal oxide substrate or a flexible polymer substrate.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 기체 검출 물질 패턴은 격자무늬 패턴일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the gas detection material pattern may be a grid pattern.

또한, 상기 격자무늬 패턴의 선폭은 100nm 내지 100㎛이고, 두께는 1nm 내지 100nm일 수 있다.In addition, the line width of the grid pattern may be 100nm to 100㎛, the thickness may be 1nm to 100nm.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 미세접촉인쇄 기술은 랑뮈에-블라제 방법 (LB 방법) 또는 랑뮈에-셰퍼 (Langmuir-Shaeffer) 방법 (LS 방법)에 의해서 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the microcontact printing technique may be performed by the Langmue-Blaze method (LB method) or the Langmuir-Shaeffer method (LS method).

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 접촉저항 감소물질은 금 나노입자, 은 나노입자, 백금 나노입자 및 팔라듐 나노입자로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the contact resistance reducing material may be selected from the group consisting of gold nanoparticles, silver nanoparticles, platinum nanoparticles and palladium nanoparticles.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 접촉저항 감소물질 패턴은 일정한 배열을 갖는 원 또는 다각형의 반복 패턴일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the contact resistance reducing material pattern may be a repeating pattern of circles or polygons having a predetermined arrangement.

또한, 상기 원 또는 다각형 1개의 표면적은 10,000nm2 내지 10,000㎛2이고, 두께는 2nm 내지 100nm일 수 있다.In addition, the surface area of one circle or polygon may be 10,000 nm 2 to 10,000 μm 2 , and the thickness may be 2 nm to 100 nm.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 기체 검출 물질 패턴 형성 단계 또는 상기 접촉저항 감소물질 패턴 형성 단계는 상기 패턴 형성 단계 이후에 가열 또는 자외선 조사에 의해서 상기 기체 검출 물질 또는 접촉저항 감소물질 중의 캡핑 물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, the gas detection material pattern forming step or the contact resistance reducing material pattern forming step is capping in the gas detection material or contact resistance reducing material by heating or ultraviolet irradiation after the pattern forming step. It may further comprise removing the material.

한편, 본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,On the other hand, the present invention to achieve the second technical problem,

상기 방법에 의해서 제조된 혼합기체 검출용 기체센서를 제공한다.Provided is a gas sensor for detecting a mixed gas produced by the above method.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기체센서는 2 이상의 서로 다른 검출 대상 기체가 흡착되기 위한 2 이상의 서로 다른 기체 검출 물질로 이루어진 2 이상의 기체 검출부; 상기 서로 다른 기체 검출 물질의 교차점에 형성된 접촉저항 감소부; 및 상기 기체센서에의 상기 검출 대상 기체의 흡착 전후 전기적 특성을 측정하기 위한 전극부를 구비할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gas sensor includes two or more gas detection units made of two or more different gas detection materials for adsorbing two or more different gases to be detected; A contact resistance reduction unit formed at an intersection point of the different gas detection materials; And an electrode unit for measuring electrical characteristics before and after the adsorption of the gas to be detected by the gas sensor.

또한, 상기 기체 검출부들의 표면적이 동일한 것일 수 있다.In addition, the surface area of the gas detection unit may be the same.

마지막으로, 본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,Finally, the present invention to achieve the third technical problem,

상기 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법을 제공한다.Provided is a method of detecting a mixed gas using the gas sensor.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기체 검출부의 상기 검출 대상 기체 흡착 후 전기저항값은 하기 식에 의해서 연산될 수 있다:According to one embodiment of the present invention, the electrical resistance value after the gas adsorption of the gas detection unit may be calculated by the following equation:

R = (R0 + f(l)×w)R = (R 0 + f (l) × w)

상기 식에서,Where

R은 검출 대상 기체의 흡착 후 전기저항값이며,R is the electrical resistance value after adsorption of the gas to be detected,

R0는 검출 대상 기체의 흡착 전 전기저항값이고,R 0 is the electrical resistance value before adsorption of the gas to be detected,

f는 기체 검출 물질의 감도 인자 함수이며,f is a sensitivity factor function of the gas detection material,

l은 검출 대상 기체의 부피이고,l is the volume of gas to be detected,

w는 기체 검출부의 표면적이다.w is the surface area of the gas detection unit.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 기체 검출부가 저항값 a를 갖는 기체 검출 물질 및 저항값 b를 갖는 기체 검출 물질로 이루어지고, 상기 기체 검출 물질들은 2쌍의 서로 수직인 평행 스트라이프 패턴으로 배열되며, 상기 서로 수직인 평행 스트라이프 패턴의 양 말단에 전압을 인가하는 경우, 상기 전압 인가에 의해 측정되는 4가지 저항값은 하기 식에 의해서 표현될 수 있다:According to another embodiment of the present invention, the gas detection unit is made of a gas detection material having a resistance value a and a gas detection material having a resistance value b, wherein the gas detection materials are arranged in two pairs of parallel stripes pattern perpendicular to each other. When voltage is applied to both ends of the parallel stripe pattern perpendicular to each other, four resistance values measured by the voltage application may be expressed by the following equation:

Figure 112007035822551-pat00001
.
Figure 112007035822551-pat00001
.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the present invention.

본 발명에 따른 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법은, 복수 개의 마스터 주형 상에 각각 음각 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스터 주형 상에 액상 고분자를 붓고 경화시켜서 상기 음각 패턴에 대응되는 양각 패턴을 구비한 복수 개의 고분자 도장을 제조하는 단계; 상기 복수 개의 고분자 도장의 표면에 서로 다른 기체 검출 물질을 묻힌 후 미세접촉인쇄 기술을 이용하여 순차적으로 기판 상에 기체 검출 물질 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 서로 다른 기체 검출 물질 패턴의 교차점에 접촉저항 감소물질 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.Method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas according to the present invention, forming a pattern of intaglio on each of a plurality of master mold; Preparing a plurality of polymer coatings having an embossed pattern corresponding to the intaglio pattern by pouring and curing a liquid polymer on the master mold; Depositing different gas detection materials on surfaces of the plurality of polymer coatings, and sequentially forming a gas detection material pattern on a substrate by using microcontact printing technology; And forming a contact resistance reducing material pattern at intersections of the different gas detection material patterns.

본 발명에서는 먼저 소정의 음각 패턴을 갖는 마스터 주형을 복수 개 제작한다. 도 1a 내지 1c에는 마스터 주형의 평면 형태에 대한 예들을 도시하였다. 도 1a 내지 1b는 최종 기체센서 중에서 기체 검출부를 형성하는 패턴을 제조하는데 사용될 수 있는 마스터 주형에 대한 예들이고, 도 1c는 최종 기체센서 중에서 접촉저항 감소부를 형성하는 패턴을 제조하는데 사용될 수 있는 마스터 주형에 대한 예이다. 도 1a 내지 1c에서 흰색으로 표시된 부분이 음각 패턴이다.In the present invention, a plurality of master molds having a predetermined intaglio pattern are first produced. 1A-1C show examples of the planar shape of a master mold. 1A-1B are examples of master molds that can be used to produce a pattern for forming a gas detector in a final gas sensor, and FIG. 1C is a master mold that can be used for manufacturing a pattern for forming a contact resistance reduction in a final gas sensor. Is an example. The portions marked in white in FIGS. 1A-1C are intaglio patterns.

본 발명에 따른 기체센서는 다양한 종류의 검출 대상 기체들이 혼합되어 존재하는 혼합기체에 있어서, 각 검출 대상 기체들을 정성 및 정량적으로 분석하기 위한 것이며, 따라서 상기 마스터 주형은 검출하고자 하는 기체의 개수에 대응되게 복수 개 제작된다. 마스터 주형의 제작은 종래 통상적인 방법, 즉 광 리쏘그라피 방법 또는 전자빔 (e-beam) 리쏘그라피 방법 등에 의해서 실리콘 등의 마스터 기판 위에 금속 마스크 등을 놓고 패턴을 형성함으로써 수행될 수 있다.The gas sensor according to the present invention is for qualitatively and quantitatively analyzing each gas to be detected in a mixed gas in which various types of gas to be detected are mixed. Therefore, the master template corresponds to the number of gases to be detected. A plurality of them are produced. The production of the master mold may be performed by forming a pattern by placing a metal mask or the like on a master substrate such as silicon by a conventional method, that is, an optical lithography method or an e-beam lithography method.

상기 마스터 주형 상에 형성되는 음각 패턴의 형태는 결과물인 기체센서 상에 형성되는 기체 검출부의 패턴에 따라서 달라질 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니지만, 평행 스트라이프 패턴 또는 십자형 패턴 등일 수 있다. 단순화된 예로 서, 도 1a에는 1쌍의 평행 스트라이프 패턴을 갖는 마스터 주형을, 도 1b에는 1개의 십자형 패턴을 갖는 마스터 주형을 도시하였다.The shape of the intaglio pattern formed on the master mold may vary depending on the pattern of the gas detector formed on the resulting gas sensor, but is not limited thereto, and may be a parallel stripe pattern or a cross pattern. As a simplified example, FIG. 1A shows a master mold with a pair of parallel stripe patterns, and FIG. 1B shows a master mold with one cross pattern.

다음으로는, 제조된 마스터 주형 상에 액상 고분자를 붓고 경화시켜서 마스터 주형에 형성된 음각 패턴에 대응되게끔 고분자 도장 표면에 양각 패턴을 제조하는 단계가 수행된다. 도 2a 내지 2c에는 각각 상기 도 1a 내지 도 1c와 같은 음각 패턴을 갖는 마스터 주형들에 의해서 제조된 고분자 도장의 예들을 도시하였다. 도 2a 내지 2c를 참조하면, 마스터 주형 상에 형성된 음각 패턴들에 의해서 제조된 고분자 도장들은 상기 음각 패턴들에 대응되는 양각 패턴들을 구비하게 된다. 도 2a 내지 2c에서 푸른색 또는 보라색으로 표시된 부분이 양각 패턴이며, 도 2a 또는 2b의 경우는 최종 기체센서 중에서 기체 검출부를 형성하는 패턴을 제조하는데 사용될 수 있는 양각 패턴이고 (도면에서 푸른색으로 표시), 도 2c의 경우는 최종 기체센서 중에서 접촉저항 감소부를 형성하는 패턴을 제조하는데 사용될 수 있는 양각 패턴이다 (도면에서 보라색으로 표시).Next, a step of preparing an embossed pattern on the surface of the polymer coating is performed by pouring and curing the liquid polymer on the prepared master mold to correspond to the intaglio pattern formed on the master mold. 2A to 2C illustrate examples of polymer coatings manufactured by master molds having an intaglio pattern as shown in FIGS. 1A to 1C, respectively. 2A to 2C, polymer coatings manufactured by intaglio patterns formed on a master mold have embossed patterns corresponding to the intaglio patterns. In FIG. 2A to FIG. 2C, the blue or purple portion is an embossed pattern, and in FIG. 2A or 2B, an embossed pattern which can be used to manufacture a pattern for forming a gas detector in the final gas sensor is indicated in blue in the drawing. 2C is an embossed pattern (indicated in purple in the figure) that can be used to produce a pattern for forming a contact resistance reduction portion in the final gas sensor.

고분자 도장의 제조에 이용가능한 고분자 물질로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane, PDMS)과 같은 고분자 물질을 예로 들 수 있다.Polymeric materials usable in the manufacture of polymeric coatings include, but are not limited to, polymeric materials such as polydimethylsiloxane (PDMS).

이어서, 상기와 같이 제조된 복수 개의 고분자 도장들의 표면에 서로 다른 기체 검출 물질을 묻힌 후, 미세접촉인쇄 기술을 이용하여 순차적으로 기판 상에 기체 검출 물질 패턴을 형성하는 단계가 수행된다.Subsequently, different gas detection materials are buried on the surfaces of the plurality of polymer coatings manufactured as described above, and then a gas detection material pattern is sequentially formed on the substrate using a microcontact printing technique.

기판 상에는 기체 검출 물질이 상기 기판 상에 흡착되기 용이하도록 자가-조 립 단층 (self-assembled monolayer)을 적층시킬 수도 있으며, 그 위에 상기 제조된 고분자 도장을 이용하여 기체 검출 물질을 흡착하게 된다.A self-assembled monolayer may be laminated on the substrate so that the gas detection material is easily adsorbed on the substrate, and the gas detection material is adsorbed using the prepared polymer coating thereon.

미세접촉인쇄 (microcontact printing)란, 최근에 마이크로 또는 나노구조물의 제조를 위해 개발된 소프트 리소그래피 (soft lithography) 기술의 일종으로서, 저렴한 비용으로도 100nm 이하의 해상도 (resolution) 구현이 가능하고, 환경친화적이면서, 평평하지 않은 표면의 패터닝에도 용이하게 적용이 가능한 기술이다. 특히, MEMS와 응용광학분야의 센서나 마이크로분석시스템의 소자로 사용될 수 있는 비교적 단순하고 단층의 구조물을 제작하는 데 유용성이 많다. 미세접촉인쇄 기술에서는 마스터 주형 및 상기 마스터 주형에 의해서 제조된 엘라스토머 도장을 사용하여 패턴을 만들거나 전이하게 된다.Microcontact printing is a kind of soft lithography technology recently developed for the manufacture of micro or nanostructures, and it is possible to realize resolutions of less than 100 nm at low cost and is environmentally friendly. In addition, it is a technique that can be easily applied to the patterning of uneven surfaces. In particular, it is useful to fabricate relatively simple, single-layered structures that can be used as devices in sensors and microanalysis systems in MEMS and applied optics. In the microcontact printing technology, a pattern is made or transferred using a master mold and an elastomer coating manufactured by the master mold.

본 발명에서는 이러한 미세접촉인쇄 기술을 사용하여 기판 상에 기체 검출 물질의 패턴을 형성하게 되는데, 상기 기체 검출 물질은, 검출 대상이 되는 혼합기체의 종류에 따라서 다양한 종류의 물질들이 채용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니지만, 검출 대상이 되는 혼합기체는 NH3, CO, H2 및 알데히드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기체일 수 있으며, 이에 따른 기체 검출 물질은 단일벽 탄소나노튜브, 바나듐 산화물 나노와이어, 아연 산화물 나노와이어 및 주석 산화물 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 둘 이상의 물질일 수 있다. 상기 기체 검출 물질로 사용되는 나노와이어는 순수한 나노와이어일 수도 있으나, 성능 향상 또는 기판과의 흡착성 증진을 위해서 공액 고분자 (conjugated polymer) 또는 계면활성제를 더 포함할 수도 있다. 검출 대상이 되는 기체의 종류에 따라서 제조되는 마스터 주형의 개수, 이에 따른 고분자 도장의 개수 및 패턴되는 기체 검출 물질의 개수가 결정된다.In the present invention, a pattern of a gas detection material is formed on a substrate by using such a microcontact printing technique. As the gas detection material, various kinds of materials may be employed according to the type of mixed gas to be detected. Although not limited thereto, the mixed gas to be detected may be one or more gases selected from the group consisting of NH 3 , CO, H 2, and aldehyde, and thus the gas detection material may be a single-walled carbon nanotube or vanadium oxide nanowires. It may be two or more materials selected from the group consisting of, zinc oxide nanowires and tin oxide nanowires. The nanowires used as the gas detection material may be pure nanowires, but may further include conjugated polymers or surfactants to improve performance or improve adsorption with the substrate. The number of master molds produced, the number of polymer coatings, and the number of patterned gas detection materials are determined according to the type of gas to be detected.

또한, 상기 기판으로는 통상의 SiO2 기판 등과 같은 금속 산화물 기판 또는 폴리카보네이트와 같은 유연성 고분자 기판 등이 사용될 수 있다.In addition, a metal oxide substrate such as a conventional SiO 2 substrate or a flexible polymer substrate such as polycarbonate may be used as the substrate.

특히, 본 발명에서 기체 검출 물질을 고분자 도장으로 전이시키는 방법은 일반적인 스핀코팅 방법 또는 드롭-캐스팅 & 블로잉 (drop-casting & blowing) 방법을 사용할 수도 있으나, 랑뮈에-블라제 방법 (LB 방법) 또는 랑뮈에-셰퍼 (Langmuir-Shaeffer) 방법 (LS 방법)에 의해서 수행되는 것이 더욱 바람직한데, 이는 기체센서는 검출 대상 기체가 기체 검출 물질의 표면에서 표면 반응을 발생시키므로, 기체 검출 물질이 여러 층의 필름 형태로 적층되는 경우에는 최외곽 표면층의 필름은 검출 대상 기체과 반응하여 전기적 특성이 변화하지만, 내부층의 필름은 전기적 특성이 그대로 유지되기 때문에 측정시 정량적 분석이 어렵다는 문제점이 있기 때문이다. 따라서, 랑뮈에-블라제 방법 또는 랑뮈에-셰퍼 방법을 이용하여 단일층의 필름을 적층시킴으로써 이러한 문제점을 예방하는 것이 바람직하다.In particular, the method of transferring the gas detection material to the polymer coating in the present invention may use a general spin coating method or a drop-casting & blowing method, but it is a Langeze-Blaze method (LB method) or Langen More preferably, it is carried out by the Langmuir-Shaeffer method (LS method), since the gas sensor generates a surface reaction on the surface of the gas detection material, so that the gas detection material is made of multiple layers of film. In the case of lamination in the form, the film of the outermost surface layer reacts with the gas to be detected to change its electrical properties, but the film of the inner layer has a problem that it is difficult to quantitatively analyze when measuring the electrical properties. Therefore, it is desirable to prevent this problem by laminating a single layer of film using the Langeze-Blaze method or the Langeze-Schaefer method.

랑뮈에-블라제 트러프 (Langmuir-Blodgett trough; LB trough)를 이용한 랑뮈에-블라제 방법 또는 랑뮈에-셰퍼 방법은 액체-기체 계면으로부터 기판 등의 고체 표면에 단층막 또는 다층막을 이전하는 방법으로서 (K. A. Blodgett, JACS . 1935, 57, 1007), 도 3에는 랑뮈에-블라제 트러프에 대한 개요도가 도시되어 있으 며, 트러프 내에 물 등과 같은 분산매를 넣고, 상기 분산매와 공기 사이의 계면에 위치하는 양친매성 분자막을 기판 등의 고체 표면으로 이전하는 방법이다. LB 트러프 이용 방법은, 비휘발성 또는 비수용성 물질이 수면 상에 존재할 때 이 물질의 분자들과 수면과의 부착력 (adhesion)이 분자들 간의 응집력 (cohesion)보다 크면 분자들이 수면 위에서 확산 이론에 따라 분산되고, 분산된 분자들은 단분자 박막을 형성하므로 이를 기판 등의 고체 표면에 나노 두께의 박막으로 이전할 수 있는 원리를 이용한 방법이다. 이때, 수면 상에 분자가 분산되기 위해서는 분자 자체가 양친매성 (amphiphilicity)을 지녀서, 상기 양친매성 분자가 수면과 접촉하였을 경우, 친수성 부분은 물에 잠기고 소수성 부분은 수면과 반대 방향으로 배향됨으로써, 상기 양친매성 분자가 공기와 물의 계면 상태에만 위치하여야 한다. The Langmue-Blaze method or Langmue-Schaefer method using Langmuir-Blodgett trough (LB trough) is a method of transferring a single layer or a multilayer film from a liquid-gas interface to a solid surface such as a substrate ( KA Blodgett, JACS . 1935 , 57 , 1007), FIG. 3 shows a schematic of a Lange-Blaze trough, in which a dispersion medium, such as water, is placed in the trough and located at the interface between the dispersion medium and air. It is a method of transferring an amphipathic molecular film to a solid surface such as a substrate. The method of using LB troughs is that if a nonvolatile or non-aqueous material is present on the surface of the water, the adhesion between the molecules of the material and the surface of the water is greater than the cohesion between the molecules, according to the theory of diffusion on the surface of the water. The dispersed and dispersed molecules form a monomolecular thin film, which is a method using a principle that can be transferred to a nano-thick thin film on a solid surface such as a substrate. In this case, in order for the molecules to be dispersed on the water surface, the molecules themselves have amphiphilicity, and when the amphiphilic molecules come into contact with the water surface, the hydrophilic portion is submerged in water and the hydrophobic portion is oriented in the opposite direction to the water surface. The amphiphilic molecules should be located only at the interface between air and water.

상기 LB 트러프 이용 방법에는 나노박막을 형성하고자 하는 기판의 침지 방향이 상기 액체-기체 계면과 수직인가 수평인가에 따라서 랑뮈에-블라제 방법 (LB 방법) 또는 랑뮈에-셰퍼 (Langmuir-Shaeffer) 방법 (LS 방법)으로 분류되며, 도 4a 및 4b에는 각각 LB 방법 및 LS 방법에 대한 개략적인 공정 개요도를 도시하였다.The LB trough using method includes a Langerie-Blaze method (LB method) or a Langmuir-Shaeffer method depending on whether the immersion direction of the substrate on which the nano thin film is to be formed is perpendicular or horizontal to the liquid-gas interface. (LS method), and Fig. 4A and 4B show schematic process schematic diagrams for the LB method and the LS method, respectively.

예를 들어, 도 2a 또는 2b에 따른 고분자 도장을 사용하여 미세접촉인쇄 기술에 의해서 기체 검출 물질의 패턴을 형성하는 경우에, 격자무늬 패턴이 형성될 수 있는데, 도 5a 또는 5b에는 각각 도 2a 또는 2b에 따른 고분자 도장을 사용하여 격자무늬의 기체 검출 물질 패턴을 형성하는 과정을 개략적으로 도시하였다.For example, when the pattern of the gas detection material is formed by the microcontact printing technique using the polymer coating according to Fig. 2a or 2b, a lattice pattern may be formed, respectively, in Fig. 5a or 5b is shown in Fig. 2a or The process of forming a lattice pattern of gas detection material using the polymer coating according to 2b is schematically illustrated.

도 5a를 참조하면, 도 2a에서 제조된 한 쌍의 평행 스트라이프 패턴을 갖는 고분자 도장에 1종의 기체 검출 물질을 묻힌 후 미세접촉인쇄 방법에 의해서 기판 으로 패턴을 전이시키고, 이어서 동일한 스트라이프 패턴을 갖는 다른 고분자 도장에 다른 1종의 기체 검출 물질을 묻힌 후 미세접촉인쇄 방법에 의해서 기판으로 패턴을 전이시킨다. 이때, 첫 번째 고분자 도장과 두 번째 고분자 도장을 서로 수직인 방향으로 기판에 찍어주는 경우에 도 5a에 도시된 바와 같은 최종 격자무늬의 기체 검출 물질 패턴을 제조할 수 있게 된다.Referring to FIG. 5A, one type of gas detection material is embedded in a polymer coating having a pair of parallel stripe patterns prepared in FIG. 2A, and then the pattern is transferred to a substrate by a microcontact printing method, and then the same stripe pattern is obtained. Another gas detection material is buried in another polymer coating, and the pattern is transferred to the substrate by a microcontact printing method. In this case, when the first polymer coating and the second polymer coating are imprinted on the substrate in a direction perpendicular to each other, the gas detection material pattern of the final lattice pattern as shown in FIG. 5A may be manufactured.

한편, 도 5b를 참조하면, 도 2b에서 제조된 십자형 패턴을 갖는 고분자 도장에 1종의 기체 검출 물질을 묻힌 후 미세접촉인쇄 방법에 의해서 기판으로 패턴을 전이시키고, 이어서 동일한 십자형 패턴을 갖는 다른 고분자 도장에 다른 1종의 기체 검출 물질을 묻힌 후 미세접촉인쇄 방법에 의해서 기판으로 패턴을 전이시키며, 더 나아가, 동일한 십자형 패턴을 갖는 또 다른 고분자 도장에 또 다른 1종의 기체 검출 물질을 묻힌 후 미세접촉인쇄 방법에 의해서 기판으로 전이시킨다. 이때, 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 고분자 도장이 서로 소정의 간격을 두고 기판 상에서 평행이동에 의하여 기체 검출 물질을 전이시키게 되면, 도 5b에 도시된 바와 같은 최종 격자무늬의 기체 검출 물질 패턴을 제조할 수 있게 된다.Meanwhile, referring to FIG. 5B, one type of gas detection material is buried in the polymer coating having the cross pattern prepared in FIG. 2B, and then the pattern is transferred to the substrate by a microcontact printing method, followed by another polymer having the same cross pattern. After coating another gas detection material on the coating, the pattern is transferred to the substrate by a microcontact printing method. Further, another polymer coating having the same cross pattern is buried with another gas detection material on the substrate. The substrate is transferred to the substrate by a contact printing method. In this case, when the first, second and third polymer coatings transfer gas detection materials by parallel movement on the substrate at predetermined intervals from each other, a gas detection material pattern of the final lattice pattern is prepared as shown in FIG. 5B. You can do it.

도 5a와 5b를 상호비교해 보면, 도 5a의 과정에 의해서 제조된 기체센서는 2가지 기체가 혼합된 혼합기체 시료에 대한 검출이 가능하며, 도 5b의 과정에 의해서 제조된 기체센서는 3가지 기체가 혼합된 혼합기체 시료에 대한 검출이 가능하다는 차이점이 있다. 동일한 방식에 의해서 4가지, 5가지 등 더 많은 종류의 기체가 혼합된 혼합기체 시료에 대한 검출을 위한 기체센서의 제작도 가능함은 물론이다.5A and 5B, the gas sensor manufactured by the process of FIG. 5A can detect a mixed gas sample in which two gases are mixed, and the gas sensor manufactured by the process of FIG. 5B has three gases. The difference is that detection of mixed gas samples is possible. In the same manner, it is also possible to manufacture a gas sensor for detecting a mixed gas sample in which four or more kinds of gases are mixed.

한편, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 격자무늬 패턴의 선폭은 100nm 내 지 100㎛이고, 두께는 1nm 내지 100nm일 수 있다.On the other hand, although not limited thereto, the line width of the grid pattern may be 100nm to 100㎛, the thickness may be 1nm to 100nm.

마지막으로, 상기 과정에 의해서 제조된 서로 다른 기체 검출 물질 패턴의 교차점에 접촉저항 감소물질 패턴을 형성함으로써 본 발명에 따른 혼합기체 검출용 기체센서를 제조할 수 있게 된다.Finally, by forming a contact resistance reducing material pattern at the intersection of the different gas detection material pattern produced by the above process it is possible to manufacture a gas sensor for detecting the mixed gas according to the present invention.

본 발명에 있어서, 접촉저항 감소물질 패턴은 기체 검출 물질 패턴의 교차점에서의 접촉 저항을 줄여주는 역할을 할 뿐만 아니라, 기체 검출 물질 패턴의 형성과정에서 고분자 도장이 정확히 수직 또는 평행한 방향으로 찍히지 않고 약간 비틀려 찍히는 경우에 검출 대상이 되는 기체가 흡착되는 기체 검출부의 표면적을 일정하게 유지해주는 부가적인 역할도 수행한다. 또한, 패턴의 최외곽부, 즉 서로 다른 기체 검출 물질이 교차하지 않는 지점에 형성된 접촉저항 감소물질의 패턴은 최종 결과물인 기체센서에 있어서, 저항 측정용 전압인가를 위한 외부 전원이 접속되는 전극부의 기능을 한다.In the present invention, the contact resistance reducing material pattern not only serves to reduce the contact resistance at the intersection of the gas detection material pattern, but also the polymer coating is not taken in a precisely vertical or parallel direction during the formation of the gas detection material pattern. In the case of slight twisting, it also plays an additional role of maintaining a constant surface area of the gas detection unit to which the gas to be detected is adsorbed. In addition, the pattern of the contact resistance reducing material formed at the outermost part of the pattern, that is, the point where the different gas detection materials do not intersect, is a final result of the gas sensor, in which the electrode part to which an external power source for connecting the resistance measurement voltage is connected is connected. Function

상기 접촉저항 감소물질로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 접촉저항 감소물질은 금 나노입자, 은 나노입자, 백금 나노입자 및 팔라듐 나노입자로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으며, 그 형태 역시 도 5a 내지 5b에 도시된 바와 같이 사각형의 반복 패턴일 수도 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 일정한 배열을 갖는 원 또는 다각형의 반복 패턴이면 무방하다. 또한, 상기 접촉저항 감소물질 패턴 중 원 또는 다각형 1개의 표면적은 10,000nm2 내지 10,000㎛2이고, 두께는 2nm 내지 100nm일 수 있다.The contact resistance reducing material is not limited thereto, but the contact resistance reducing material may be selected from the group consisting of gold nanoparticles, silver nanoparticles, platinum nanoparticles, and palladium nanoparticles. It may be a rectangular repeating pattern as shown in 5b, but is not limited thereto, and may be a repeating pattern of circles or polygons having a constant arrangement. In addition, the surface area of one circle or polygon of the contact resistance reduction material pattern may be 10,000 nm 2 to 10,000 μm 2 , and the thickness may be 2 nm to 100 nm.

한편, 나노와이어 또는 나노입자를 기판 상에 전이시킨 이후에는, 상기 나노와이어 또는 나노입자에 포함된 캡핑 물질 (capping material)을 제거하기 위해서 진공 오븐 등에 넣고 적당한 온도로 가열하는 단계를 더 수행하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 금 나노입자의 경우 이는 대략 170℃의 온도에서 2시간 정도 유지함으로써 수행될 수 있다. 캡핑 물질의 제거는 자외선 조사 등에 의해서 수행될 수도 있으며, 캡핑 물질이 제거되면 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자들 중의 캡핑 물질이 제거되면서 일반적인 금속으로 변환되고, 이때 저항이 충분히 감소되어 전극 내지 이종 나노선 접합 부위의 접촉저항을 줄여주는 부위로 작용할 수도 있게 된다.On the other hand, after the nanowires or nanoparticles are transferred onto the substrate, it is preferable to further perform a step of heating to an appropriate temperature in a vacuum oven or the like to remove the capping material contained in the nanowires or nanoparticles. Preferably, for gold nanoparticles, for example, this can be done by holding at about 170 ° C. for about 2 hours. Removal of the capping material may be performed by ultraviolet irradiation or the like, and when the capping material is removed, the capping material in the metal nanowires or metal nanoparticles is removed and converted into a general metal. It can also act as a site to reduce contact resistance at the junction.

최종적으로, 기판 상의 최외곽부 패턴에 전극부로 사용될 도선을 형성함으로써 본 발명에 따른 혼합기체 검출용 기체센서를 제조할 수 있게 된다.Finally, by forming the conductive wire to be used as the electrode portion in the outermost pattern on the substrate it is possible to manufacture the gas sensor for detecting the mixed gas according to the present invention.

한편, 본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 방법에 의해서 제조된 혼합기체 검출용 기체센서를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a gas sensor for detecting a mixed gas produced by the above method in order to achieve the second technical problem.

도 6a 및 6b에는 도 5a 및 5b에 도시된 과정에 의해서 제조된 혼합기체 검출용 기체센서를 각각 도시하였다. 도 6a 및 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 혼합기체 검출용 기체센서는 2 이상의 서로 다른 검출 대상 기체가 흡착되기 위한 2 이상의 서로 다른 기체 검출 물질로 이루어진 2 이상의 기체 검출부 (600 및 601), 상기 서로 다른 기체 검출 물질의 교차점에 형성된 접촉저항 감소부 (610 및 611), 및 상기 기체센서에의 상기 검출 대상 기체의 흡착 전후 전기적 특성을 측정하기 위한 전극부 (620 및 621)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 기체 검출부들 (600 및 601)의 표면적은 서로 동일한 것일 수 있다.6A and 6B illustrate a gas sensor for detecting a mixed gas produced by the process shown in FIGS. 5A and 5B, respectively. 6A and 6B, the gas sensor for detecting a mixed gas according to the present invention includes two or more gas detection units 600 and 601 made of two or more different gas detection materials for adsorbing two or more different gases to be detected. Contact resistance reducing parts 610 and 611 formed at intersections of different gas detection materials, and electrode parts 620 and 621 for measuring electrical characteristics before and after adsorption of the gas to be detected by the gas sensor. . In addition, the surface areas of the gas detectors 600 and 601 may be the same.

또한, 본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for detecting a mixed gas using the gas sensor in order to achieve the third technical problem.

본 발명에 따른 혼합기체의 검출방법은 2 이상의 서로 다른 기체 검출 물질들을 채용하기 때문에, 각각의 기체 검출 물질들에 검출 대상 기체가 흡착되면 전기적 변화가 발생되고, 이러한 전기적 변화는 기체센서의 전극부를 통하여 외부 전원에 감지된다. 따라서, 특정 기체 시료 중에 검출 대상이 되는 기체가 존재하는지 여부를 정성적으로 알아낼 수 있게 된다.Since the detection method of the mixed gas according to the present invention employs two or more different gas detection materials, an electrical change occurs when a gas to be detected is adsorbed to each gas detection material, and the electrical change is caused by the electrode portion of the gas sensor. Through an external power source is detected. Therefore, it becomes possible to qualitatively find out whether the gas used as a detection object exists in a specific gas sample.

한편, 본 발명에 따른 혼합기체의 검출방법은 상기 전기적 변화의 측정에 의해서 검출 대상 기체의 정량적 분석도 가능하며, 이하에서는 예를 들어 도 6a에 도시된 바와 같이, 2개의 서로 다른 기체 검출 물질로 구성되는 기체센서에서의 정량적 분석을 설명하기로 한다.Meanwhile, the detection method of the mixed gas according to the present invention can also quantitatively analyze the gas to be detected by measuring the electrical change. Hereinafter, as shown in FIG. 6A, two different gas detection materials are used. The quantitative analysis of the configured gas sensor will be described.

전압인가에 의한 I-V 특성이 선형인 부분에서 V = IR로 가정하고, R은 서로 다른 기체 검출 물질 A 및 B (이하, 도 6a에서 푸른색으로 표시된 기체 검출 물질을 A로, 주황색으로 표시된 기체 검출 물질을 B라 한다)에 의한 저항의 합으로 변화되는 값이라고 가정하게 되면, 이때의 저항 R = RA + RB 로 나타낼 수 있다.Assume that V = IR where the IV characteristic by voltage application is linear, R is different gas detection materials A and B (hereinafter, gas detection material indicated in blue in FIG. 6A as A, gas detection indicated in orange) If it is assumed that the value is changed by the sum of the resistance of the material (B)), then the resistance R = R A + R B can be represented.

또한, 각각의 기체 검출부 표면적을 일정하게 제작하고, 기체 검출 물질 A는 기체 x를, 기체 검출 물질 B는 기체 y를 검출할 수 있다고 하면, 부피가 l인 기체 x 및 부피가 m인 기체 y를 혼합 주입하였을 때, 기체 검출 물질 A 및 B의 각각의 기체 흡착 후 저항값 RA 및 RB는 하기 수학식 3으로 표현가능하다:Further, if the gas detection unit A has a constant surface area, and the gas detection material A can detect the gas x, and the gas detection material B can detect the gas y, the gas x having a volume of l and the gas y having a volume of m are obtained. When mixed injection, the resistance values R A and R B after respective gas adsorption of the gas detection materials A and B can be expressed by the following equation:

RA = (RA0 + fA(l)×w)R A = (R A0 + f A (l) × w)

RB = (RB0 + fB(m)×w)R B = (R B0 + f B (m) × w)

상기 식에서,Where

RA0 및 RB0는 각각 기체 x 및 기체 y가 흡착되기 전 A 및 B 각각의 전기저항값이고,R A0 and R B0 are the electrical resistance values of A and B, respectively, before gas x and gas y are adsorbed,

w는 기체 검출부의 표면적이고,w is the surface of the gas detection unit,

l 및 m은 각각 기체 x 및 y의 부피이고,l and m are the volumes of gases x and y, respectively,

fA 및 fB는 기체 검출 물질 A 및 B의 감도 인자 함수이다.f A and f B are functions of sensitivity factors of gas detection materials A and B.

상기 식에서, 기체 검출 물질 A 및 B가 만나는 곳의 접촉저항이 없다고 가정하고 (접촉저항 감소부에 의해서), 저항을 매트릭스로 나타내면 하기 수학식 4와 같다:In the above equation, assuming that there is no contact resistance where the gas detection materials A and B meet (by the contact resistance reducing unit), the resistance is expressed in a matrix as shown in Equation 4:

Figure 112007035822551-pat00002
Figure 112007035822551-pat00003
=
Figure 112007035822551-pat00002
Figure 112007035822551-pat00003
=

상기 식에서, 매트릭스의 가로 행의 차는 RA0 + fA(l)×w이 되고, 세로 열의 차는 RB0 + fB(m)±×w이 된다. 여기에서, RA0 및 RB0 측정값으로 알 수 있는 값이 며, w는 디자인된 값이다. 또한, fA와 fB는 실험적으로 도출되는 함수이며, 결과적으로 얻어진 값들로부터 변수 l과 m을 구할 수 있다. In the above formula, the difference between the horizontal rows of the matrix is R A0 + f A (1) × w, and the difference between the vertical columns is R B0 + f B (m) ± × w. Where R A0 and R B0 are The measured value is known and w is the designed value. In addition, f A and f B are experimentally derived functions, and variables l and m can be obtained from the resulting values.

물론, 실제 측정시에는 각각의 접촉 (contact)에 저항이 존재하며, 이상적인 소자를 제작하였을 때, 접촉저항 Rc를 넣어주고 매트릭스로 만들면 하기 수학식 5와 같다:Of course, in the actual measurement, there is a resistance in each contact, and when the ideal device is manufactured, the contact resistance R c is put into a matrix and is expressed as Equation 5 below:

Figure 112007035822551-pat00004
Figure 112007035822551-pat00004

그러나, 기체 검출부 사이의 간격은 여전히 같기 때문에 기체 x, y의 흡착량 l, m을 구할 수 있다.However, since the distance between the gas detectors is still the same, the adsorption amounts l and m of the gases x and y can be obtained.

이상에서는 2가지 종류의 기체 검출 물질을 채용한 경우를 예로 들어 설명하였으나, 3가지 종류의 기체 검출 물질을 채용한 경우에도 위에서와 동일한 방식으로 3×3 매트릭스를 사용하여 3가지 종류 기체의 흡착량을 알 수 있으며, 더 나아가 4가지 이상의 기체 검출 물질을 채용하는 경우에도 그에 상응하는 종류의 기체를 정량적으로 분석할 수 있다.In the above, the case where two kinds of gas detection substances are employed has been described as an example. However, even when three kinds of gas detection substances are employed, the amount of adsorption of three kinds of gases using the 3 × 3 matrix in the same manner as above is used. In addition, even when four or more gas detection materials are employed, the corresponding types of gases can be analyzed quantitatively.

한편, 실제 전압인가에 의한 저항 측정시, 전류의 흐름은 1가지 경로로만 이루어지지 않으며, 또 다른 부가 경로로도 전류 흐름이 발생되고, 따라서 이러한 부가 경로로 얻어지는 저항의 감소를 고려해 주어야 한다. 도 7에는 도 6a에 도시된 바와 같은 기체센서에 있어서, 주경로 및 부가 경로를 통한 전류 흐름을 개략적으 로 도시하였으며, 도면에서 a11, a12, a21 및 a22는 흡착물질 A에 의해서 형성된 4곳의 기체 검출부에서의 저항값들을, b11, b12, b21 및 b22는 흡착물질 B에 의해서 형성된 4곳의 기체 검출부에서의 저항값들을, c는 4곳의 접촉저항 감소부에서의 저항값들을 나타낸다. 도 7에서 A1으로부터 B1으로 전류가 흐르는 경우 전체 저항값 R11을 계산하기 위해서는, 주경로를 통한 전류의 흐름 및 부가 경로를 통한 전류의 흐름을 모두 고려해 주어야 하며, 따라서 이 경우 전류의 흐름을 회로도로 간략히 도시하면 도 8과 같다. 이때, 전체 저항값 R11은 하기 수학식 6으로 표시되며, 실제 부가 경로를 흐르는 전류에 의한 저항의 이득은 없다.On the other hand, when measuring the resistance by applying the actual voltage, the current flow is not made in only one path, and the current flow is generated in another additional path, and therefore, the reduction of the resistance obtained through this additional path should be considered. FIG. 7 schematically shows the flow of current through the main path and the additional path in the gas sensor as shown in FIG. 6A, where a 11 , a 12 , a 21 and a 22 are defined by adsorbent A. B 11 , b 12 , b 21 and b 22 are the resistance values at the four gas detectors formed by the adsorbent B, and c is the contact resistance reducing unit at the four gas detectors. The resistance values at In order to calculate the total resistance value R 11 when the current flows from A1 to B1 in FIG. 7, the flow of the current through the main path and the flow of the current through the additional path must be considered. 8 is briefly illustrated as FIG. At this time, the total resistance value R 11 is represented by the following Equation 6, and there is no gain of resistance due to the current flowing in the actual additional path.

Figure 112007035822551-pat00005
Figure 112007035822551-pat00005

그러나, A1으로부터 B2로 전류가 흐르는 경우 전체 저항값 R12, A2로부터 B1으로 전류가 흐르는 경우 전체 저항값 R21, A2로부터 B2로 전류가 흐르는 경우 전체 저항값 R22의 경우에는 부가 경로를 흐르는 전류에 의한 저항의 이득이 있으며, 이를 고려해 주어야 하고, 예를 들어 R12의 경우 전류의 흐름을 회로도로 간략히 도시하면 도 9와 같고, 이때 R12는 하기 수학식 7로 표시된다.However, for flowing a current to the B2 from A1 resistance values R 12, if the current flowing through the B1 from A2 from the resistance values R 21, A2 is the current flowing through the B2 when the total resistance value R 22 is flowing in the additional path There is a gain of the resistance by the current, it should be taken into account, for example, in the case of R 12 briefly showing the flow of the current as shown in Figure 9, wherein R 12 is represented by the following equation (7).

Figure 112007035822551-pat00006
Figure 112007035822551-pat00006

위의 식에서, a = a11 = a12 = a21 = a22이며, b = b11 = b12 = b21 = b22이므로 위의 식을 간단히 해 보면 하기 수학식 8과 같고,In the above expression, a = a 11 = a 12 = a 21 = a 22 and b = b 11 = b 12 = b 21 = b 22, so the above equation is simplified to the following Equation 8,

Figure 112007035822551-pat00007
Figure 112007035822551-pat00007

접촉저항 감소부에 의해서 각 교차점에서 접촉 저항이 무시할 만큼 작다고 하면, 수학식 8은 하기 수학식 9로 나타낼 수 있다.If the contact resistance is negligibly small at each intersection by the contact resistance reducing unit, Equation 8 may be represented by Equation 9 below.

Figure 112007035822551-pat00008
Figure 112007035822551-pat00008

마찬가지 요령으로, R21 및 R22를 나타내면 하기 수학식 10 및 수학식 11과 같다.Similarly, when R 21 and R 22 are represented, the following Equations 10 and 11 are given.

Figure 112007035822551-pat00009
Figure 112007035822551-pat00009

Figure 112007035822551-pat00010
Figure 112007035822551-pat00010

이를 행렬로 표시하면, 하기 수학식 2에서와 같은 4가지 저항값을 얻게 된다. 그러므로, 기체 검출부가 저항값 a를 갖는 기체 검출 물질 및 저항값 b를 갖는 기체 검출 물질로 이루어지고, 상기 기체 검출 물질들은 2쌍의 서로 수직인 평행 스트라이프 패턴으로 배열되며, 상기 서로 수직인 평행 스트라이프 패턴의 양 말단에 전압을 인가하는 경우, 상기 전압 인가에 의해 측정되는 4가지 저항값은 하기 수학식 2로 표시된다고 할 수 있다:When this is expressed as a matrix, four resistance values are obtained as in Equation 2 below. Therefore, the gas detection unit is composed of a gas detection material having a resistance value a and a gas detection material having a resistance value b, wherein the gas detection materials are arranged in two pairs of mutually perpendicular parallel stripe patterns, and the parallel stripes perpendicular to each other. When voltage is applied to both ends of the pattern, it can be said that the four resistance values measured by the voltage application are represented by the following Equation 2:

<수학식 2><Equation 2>

Figure 112007035822551-pat00011
.
Figure 112007035822551-pat00011
.

마찬가지로, 3가지 기체 검출 물질을 사용할 경우 전압 인가에 의해 측정되는 9가지 저항값은 비슷한 계산 요령에 의해서 3×3 형태의 행렬로 표시될 수 있 다.Likewise, when three gas detection materials are used, the nine resistance values measured by voltage application can be expressed in a 3 × 3 matrix by similar calculation techniques.

본 발명에 따르면, 종래의 리쏘그라피 공정 등에 비해서 고가의 장비를 필요로 하지 않고도 용이하게 다양한 기체 검출 물질을 하나의 센서 내에 구현할 수 있고, 정확한 교차접합 센서의 메카니즘 분석을 가능하게 하며, 저전력으로도 높은 감도로 혼합기체의 정확한 정성 및 정량적 분석을 가능하게 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법, 이로부터 제조된 혼합기체 검출용 기체센서 및 상기 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, various gas detection materials can be easily implemented in a single sensor without requiring expensive equipment compared to a conventional lithography process, enabling accurate cross-junction sensor analysis and low power consumption. It is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, which enables accurate qualitative and quantitative analysis of the mixed gas with high sensitivity, a gas sensor for detecting a mixed gas prepared therefrom, and a method for detecting a mixed gas using the gas sensor. have.

Claims (21)

복수 개의 마스터 주형 상에 각각 음각 패턴을 형성하는 단계;Forming an intaglio pattern on each of the plurality of master molds; 상기 마스터 주형 상에 액상 고분자를 붓고 경화시켜서 상기 음각 패턴에 대응되는 양각 패턴을 구비한 복수 개의 고분자 도장을 제조하는 단계;Preparing a plurality of polymer coatings having an embossed pattern corresponding to the intaglio pattern by pouring and curing a liquid polymer on the master mold; 상기 복수 개의 고분자 도장의 표면에 서로 다른 기체 검출 물질을 묻힌 후 랑뮈에-블라제 방법 (LB 방법) 또는 랑뮈에-셰퍼 (Langmuir-Shaeffer) 방법 (LS 방법)에 의한 미세접촉인쇄 기술을 이용하여 순차적으로 기판 상에 기체 검출 물질 패턴을 형성하는 단계; 및Different gas detection materials were deposited on the surfaces of the plurality of polymer coatings, and then sequentially using a microcontact printing technique by a Langeze-Blaze method (LB method) or a Langmuir-Shaeffer method (LS method). Forming a gas detection material pattern on the substrate; And 상기 서로 다른 기체 검출 물질 패턴의 교차점에 접촉저항 감소물질 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,Forming a contact resistance reducing material pattern at an intersection point of the different gas detection material patterns, 상기 기체 검출 물질은 단일벽 탄소나노튜브, 바나듐 산화물 나노와이어, 아연 산화물 나노와이어 및 주석 산화물 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 둘 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The gas detection material is a method of manufacturing a gas sensor for a mixed gas detection, characterized in that at least two materials selected from the group consisting of single-wall carbon nanotubes, vanadium oxide nanowires, zinc oxide nanowires and tin oxide nanowires. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 음각 패턴은 평행 스트라이프 패턴인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The engraved pattern is a method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that the parallel stripe pattern. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 음각 패턴은 십자형 패턴인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The engraved pattern is a method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that the cross pattern. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자는 폴리디메틸실록산 (PDMS)인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The polymer is a method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that the polydimethylsiloxane (PDMS). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼합기체는 NH3, CO, H2 및 알데히드로 이루어진 군으로부터 선택된 둘 이상의 기체인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The mixed gas is a method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that at least two gases selected from the group consisting of NH 3 , CO, H 2 and aldehyde. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체 검출 물질은 공액 고분자 (conjugated polymer) 또는 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The gas detecting material further comprises a conjugated polymer (conjugated polymer) or a surfactant, the method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 금속 산화물 기판 또는 유연성 고분자 기판인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The substrate is a method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that the metal oxide substrate or a flexible polymer substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체 검출 물질 패턴은 격자무늬 패턴인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The gas detection material pattern is a manufacturing method of a gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that the grid pattern. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 격자무늬 패턴의 선폭은 100nm 내지 100㎛이고, 두께는 1nm 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The line width of the grid pattern is 100nm to 100㎛, the thickness is a manufacturing method of the gas sensor for detecting the mixed gas, characterized in that 1nm to 100nm. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 접촉저항 감소물질은 금 나노입자, 은 나노입자, 백금 나노입자 및 팔라듐 나노입자로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The contact resistance reducing material is a manufacturing method of a gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that selected from the group consisting of gold nanoparticles, silver nanoparticles, platinum nanoparticles and palladium nanoparticles. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 접촉저항 감소물질 패턴은 일정한 배열을 갖는 원 또는 다각형의 반복 패턴인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The contact resistance reducing material pattern is a method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that the repeating pattern of a circle or polygon having a predetermined arrangement. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 원 또는 다각형 1개의 표면적은 10,000nm2 내지 10,000㎛2이고, 두께는 2nm 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The circle or polygon one surface area is 2 to 10,000nm 10,000㎛ 2, and the thickness of the method of producing a gas sensor for detecting gas mixture, characterized in that 2nm to 100nm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체 검출 물질 패턴 형성 단계 또는 상기 접촉저항 감소물질 패턴 형성 단계는 상기 패턴 형성 단계 이후에 가열 또는 자외선 조사에 의해서 상기 기체 검출 물질 또는 접촉저항 감소물질 중의 캡핑 물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서의 제조방법.The gas detecting material pattern forming step or the contact resistance reducing material pattern forming step further includes the step of removing the capping material in the gas detecting material or the contact resistance reducing material by heating or ultraviolet irradiation after the pattern forming step. A method of manufacturing a gas sensor for detecting a mixed gas. 제1항에 의해서 제조된 혼합기체 검출용 기체센서.Gas sensor for detecting the mixed gas produced by claim 1. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 기체센서는 2 이상의 서로 다른 검출 대상 기체가 흡착되기 위한 2 이상의 서로 다른 기체 검출 물질로 이루어진 2 이상의 기체 검출부;The gas sensor may include two or more gas detectors each including two or more different gas detection materials for adsorbing two or more different detection target gases; 상기 서로 다른 기체 검출 물질의 교차점에 형성된 접촉저항 감소부; 및A contact resistance reduction unit formed at an intersection point of the different gas detection materials; And 상기 기체센서에의 상기 검출 대상 기체의 흡착 전후 전기적 특성을 측정하기 위한 전극부를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서.And an electrode unit for measuring electrical characteristics before and after the adsorption of the gas to be detected by the gas sensor. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 기체 검출부들의 표면적이 동일한 것을 특징으로 하는 혼합기체 검출용 기체센서.Gas sensor for detecting a mixed gas, characterized in that the surface area of the gas detection unit the same. 제16항에 따른 기체센서를 이용한 혼합기체의 검출방법.Method of detecting a mixed gas using the gas sensor according to claim 16. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 기체 검출부의 상기 검출 대상 기체 흡착 후 전기저항값은 하기 식에 의해서 연산되는 것을 특징으로 하는 혼합기체의 검출 방법:The detection method of the mixed gas, characterized in that the electrical resistance value after the adsorption of the gas to be detected by the gas detector is calculated by the following equation: <수학식 1>&Quot; (1) &quot; R = (R0 + f(l)×w)R = (R 0 + f (l) × w) 상기 식에서,Where R은 검출 대상 기체의 흡착 후 전기저항값이며,R is the electrical resistance value after adsorption of the gas to be detected, R0는 검출 대상 기체의 흡착 전 전기저항값이고,R 0 is the electrical resistance value before adsorption of the gas to be detected, f는 기체 검출 물질의 감도 인자 함수이며,f is a sensitivity factor function of the gas detection material, l은 검출 대상 기체의 부피이고,l is the volume of gas to be detected, w는 기체 검출부의 표면적이다.w is the surface area of the gas detection unit. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 기체 검출부가 저항값 a를 갖는 기체 검출 물질 및 저항값 b를 갖는 기체 검출 물질로 이루어지고, 상기 기체 검출 물질들은 2쌍의 서로 수직인 평행 스트라이프 패턴으로 배열되며, 상기 서로 수직인 평행 스트라이프 패턴의 양 말단에 전압을 인가하는 경우, 상기 전압 인가에 의해 측정되는 4가지 저항값이 하기 식에 의해서 표현되는 것을 특징으로 하는 혼합기체의 검출방법:The gas detection unit is formed of a gas detection material having a resistance value a and a gas detection material having a resistance value b, wherein the gas detection materials are arranged in two pairs of parallel stripe patterns perpendicular to each other, and the parallel stripe pattern perpendicular to each other. When a voltage is applied to both ends of, the four resistance values measured by applying the voltage are expressed by the following equation: <수학식 2><Equation 2>
Figure 112007035822551-pat00012
.
Figure 112007035822551-pat00012
.
KR1020070047191A 2007-05-15 2007-05-15 Method for manufacturing gas sensor for detecting mixed gas and the gas sensor manufactured by the method KR101014851B1 (en)

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