KR101110532B1 - 수소 가스 감지 방법 및 장치 - Google Patents

수소 가스 감지 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101110532B1
KR101110532B1 KR1020057022671A KR20057022671A KR101110532B1 KR 101110532 B1 KR101110532 B1 KR 101110532B1 KR 1020057022671 A KR1020057022671 A KR 1020057022671A KR 20057022671 A KR20057022671 A KR 20057022671A KR 101110532 B1 KR101110532 B1 KR 101110532B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
layer
top surface
substrate
nanoparticles
Prior art date
Application number
KR1020057022671A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060015629A (ko
Inventor
？ 엔지
그레그 몬티
윤준 리
지비 야니브
프라브후 사운다라잔
Original Assignee
어플라이드 나노테크 홀딩스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 나노테크 홀딩스, 인크. filed Critical 어플라이드 나노테크 홀딩스, 인크.
Publication of KR20060015629A publication Critical patent/KR20060015629A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101110532B1 publication Critical patent/KR101110532B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/005—H2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G01N27/127—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising nanoparticles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

수소 센서 및/또는 스위치는 금속 또는 금속 합금으로 구성되는 나노와어어의 어레이 또는 나노입자의 두꺼운 막으로 제조된다. 센서 및/또는 스위치는 제조 재료 및 방법으로 인하여 넓은 작동 온도 범위 및 짧은 반응 시간을 나타낸다. 나노와이어 또는 나노입자의 두꺼운 막은 수소가 존재할 때 전도성의 증가를 나타낸다.

Description

수소 가스 감지 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SENSING HYDROGEN GAS}
본 발명은 미국 가출원 번호 60/475,558호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 수소 가스 센서에 관한 것으로, 특히, 금속 나노와이어를 이용하는 수소 가스 센서 및 스위치에 관한 것이다.
어떠한 연료와 같이, 수소는 큰 양의 에너지를 저장하며, 수소를 취급하는 것은 안전 조치를 필요로 한다. 수소 연료의 이용이 더 상용화됨에 따라, 신뢰할 만한 수소 센서에 대한 필요가 증가될 것이다. 수소는 현재 수송, 석유화학, 식품 가공, 마이크로칩, 및 우주선 산업에서 이용되고 있다. 각각의 이러한 산업은 많은 응용 분야, 예를 들면 생산 장비, 수송 탱크, 및 저장 탱크에서 폭발 가능성을 방지하는 정밀 누수 탐지를 위한 신뢰할 만한 수소 센서를 필요로 한다. 연료 전지 기술의 발전은 수소 센서에 대한 수많은 미래 응용 분야를 제공할 것이다.
몇몇 실예로, 수소 센서는 긴급한 장비 고장을 경고하는데 이용될 수 있다. 전기 변압기 및 다른 전기 장비는 또한 절연유로 충전되어 에너지화된 부분 사이에서 전기 절연을 제공한다. 절연유에서 수소의 존재는 결함이나 잠재적인 폭발을 일으킬 수 있다. 수소 센서는 절연유 아래 및 절연유 바로 위 공중에서 이용될 수 있다. 그러므로, 절연유 포함 장비 내부 및 주위에서 수소 수준을 면밀하게 감시하는 것은 장비 고장을 예측하고 방지하는데 있어 효과적일 수 있다.
연료 전지 기술이 발전함에 따라, 연료 전지는 차량 및 가정용 전원 공급원으로서 더 많이 이용될 것이다. 수소는 매우 폭발성 있는 가스일 수 있기 때문에, 각각의 연료 전지 시스템은 수소 누설이 발생할 때 감지하고 경고하는 수소 탐지기를 필요로 한다. 수소 탐지기는 또한 연료 전지 내부에 위치하여 연료 전지의 양호성을 감시할 수 있다. 수소 센서 패키지는 또한 프로세스 제어용 연료 전지에 공급 가스의 수소 농도를 감시하는데 필요하다.
연료 전지에서 수소 센서 패키지는 높은 감도를 필요로 한다. 이러한 센서 패키지는 아래로 1%미만 위로는 100% 수소까지 미치는 넓은 측정 범위를 가져야 한다. 측정 범위는 어떠한 연료 전지 기술이 이용되는지와 연료 전지 상태에 좌우된다. 탐지기는 또한 운반 시스템에서 누설을 감시하는데 필요하다. 운송 및 이동 가능한 응용 분야에 대해, 대기 공기(ambient air)에서 작동하는 수소 탐지기는 수소/공기 혼합물의 안정성을 보장하고 혼합물이 위험하게 되기 전에 수소 누설을 탐지하는데 필요하다. 높은 수소 농도 수준에서, 산소 펌프 작동에 잠재적 악영향과 관계되는 문제점은 제기되어야만 한다. 결국, 수소 센서는 대기 공기에서 수소를 감시하는데 매우 선별적이어야만 한다.
상업적으로 이용되는 많은 수소 센서가 있지만, 대부분이 매우 고가이거나 폭 넓은 작동 온도 범위를 가지고 있지 않다. 또한, 오늘날 판매되는 대부분의 센서는 상승된 작동 온도를 유지하기 위해 센서에 포함되는 히터를 가지고 있어, 이 동 가능한 응용 분야용으로 바람직하지 않은 높은 전력 소모를 요구한다.
패비어(Favier) 외 다수가 시연 수소 탐지기(demonstration hydrogen detector)를 생산하는 것에 의해 2001년 팔라듐 나노와이어의 사용을 개척하였다. 패비어 외 다수의 개시는 9월 21일자 사이언스, 제 293권에 공표된 기사에서 알 수 있다. 이러한 방법에 의한 수소 센서는 팔라듐 나노와이어 나노 기술의 화학적/기계적/전기적 특징의 성질 때문에 신뢰를 수 없는 성질을 가진다. 수소 센서는 평행하게 배열되는 금속 나노와이어의 전도성을 측정하여 작동한다. 수소 가스의 존재할 때, 금속 나노와이어의 전도성은 증가한다.
나노와이어 재료에서 알파-베타 상 변화는 이러한 센서의 작동을 위한 메카니즘이다. 우선 나노와이어의 팔라듐 나노결정에 의해 수소의 화학적 흡수가 있다. 이것은 5% 내지 10% 만큼에 의한 격자 팽창의 원인이 되며, 초기에 서로 격리되었던 팔라듐 나노결정이 접촉하게 하여 우수한 낮은 저항 와이어를 형성하게 한다.
그러나, 패비어 외 다수에 의해 생산되고 개시된 시스템에 많은 결함이 있다. 팔라듐 나노와이어의 전적인 특징의 결점은 이러한 장비의 이해를 제한하여 왔다. 또한, 패비어 외 다수의 방법 및 장치는 흑연 같은 계단화된, 전도성 표면상으로의 전착(electrodeposition)에 의해 전기화학적으로 준비되는 나노와이어를 사용한다. 이것은 나노와이어 전도성이 더 용이하게 측정될 수 있도록 전도성 표면상에 준비되는 나노와이어가 전도 표면에서 분리되어 이동되는(transferred off) 것을 필요로 하기 때문에 문제점을 제공한다. 이러한 나노와이어의 이동은 더 높 은 온도에서 수소 감지를 열화(degradation)시키는 원인이 된다. 요약하면, 흑연 계단 에지 상에 준비되는 순수 팔라듐 나노와이어의 주된 문제점은 (1) 팔라듐 나노와이어의 예측할 수 없는 형성, (2) 좁은 작동 온도 범위, 및 (3) 수소 농도에 대한 좁은 감도 범위이다.
결국, (1) 팔라듐 및 팔라듐 합금 와이어의 예측 가능하게 형성하는, (2) 센서의 작동 온도 범위를 증가시키는, (3) 측정될 수 있는 수소 농도의 범위를 증가시키는 방법 및 장치가 기술 분야에서 요구된다.
본 발명의 목적은 수소 가스를 감지하는 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 실시예는 실리콘 기판상으로 절연층을 증착시키는 단계, 절연층의 상단 표면상에 금속층을 증착시키는 단계, 및 금속층의 측벽 상으로 복수의 나노입자를 증착시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 금속층은 제거될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 기판상에 증착되어 수소가 존재할 때 전기를 전도하는 하나 이상의 나노입자 통로를 형성하는 나노입자를 포함하는 수소 감지 장치에 관한 것이며, 나노입자는 기판에 가까이 근접하게 형성되어 전도성 기판에서 분리되어 이동되지 않는다.
본 발명의 다른 실시예에서 제 1 재료층을 제 2 재료층 상으로 증착시키는 단계, 금속층을 제 2 재료층 상으로 증착시키는 단계, 금속층 상으로 제 3 재료층을 증착시키는 단계, 금속층의 부분을 제거하여 금속층의 하나 이상의 측벽을 노출시키는 단계, 금속층의 측벽상에 나노입자를 증착시키는 단계, 및 나노입자가 수소에 노출될 때 나노입자의 저항비 변화를 감지하는 단계를 포함하는 수소를 감지하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 (1)팔라듐 나노와이어의 예측할 수 없는 형성, (2) 좁은 작동 온도 범위, 및 (3) 수소 농도에 대한 좁은 감도 범위를 제거하는, 팔라듐-실버 합금 나노와이어 기술에 관한 것이다. 본 발명의 기초는 이동 프로세스(transfer process)에 대한 필요없이 패턴화된 표면상에 팔라듐 및 팔라듐-실버 합금 나노입자 또는 나노와이어를 전기화학적으로 병행 증착하는 능력이다.
본 발명은 수소 가스가 존재할 때 평행하게 배열되는 다수의 금속 나노와이어 저항을 측정하는 것에 의해 작동한다. 본 발명은 또한 수소가 존재할 때, 막으로 증착되는 나노와이어 저항을 측정하는 것에 의해 작동할 수 있다. 나노와이어 또는 나노막(nanofilm)은 수소가 없을 때 개방 스위치로 작용하는 간극을 포함한다. 수소가 존재할 때, 간극은 폐쇄되어 폐쇄 스위치처럼 작동한다. 그러므로, 팔라듐 또는 팔라듐 합금 나노와이어 또는 나노막의 어레이를 가로지르는 저항은 수소가 없을 때 높고 수소가 있을 때 낮다.
나노와이어 또는 나노막은 일반적으로 팔라듐 및 팔라듐 합금으로 구성된다. 당업자는 구리, 금, 니켈, 백금 등과 같이 안정한 금속 수소화물 상(hydride phase)을 갖는 어떤 다른 금속 또는 금속 합금이 또한 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 여기서 용어"경로(path)"의 사용은 나노와이어, 나노막, 및/또는 어떤 잠재적인 전기적 전도 경로를 포함하는 것을 의미한다.
종래 기술에서, 나노와이어는 흑연과 같은 계단화된 표면상으로 전착에 의해 전기화학적으로 준비되었다. 그 후 나노와이어는 폴리스틸렌 또는 시아노아크릴레이트 막 상으로 흑연에서 분리되어 이동된다. 이동 프로세스는 수소 센서의 감도 및 작동 범위의 감소에 기여한다. 제조 프로세스 동안 나노와이어를 이동하는 필요없이 수소 센서의 감도 및 작동 범위를 증가시키는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명 및 본 발명 이점의 더 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면과 일치하는 다음의 설명을 참조한다,:
도 1은 스캐닝 전자 현미경(SEM)에서 나노입자 박막의 이미지이고,
도 2는 측벽 전기 도금 기술에 의한 300 nm 팔라듐 나노와이어의 SEM 이미지이고,
도 3은 70℃에서 변화하는 수소 농도에 따른 수소 감지기 반응 도표이고,
도 4는 70℃에서 변화하는 수소 농도에 따른 수소 감지기 반응 도표이고,
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 대한 개략도이고,
도 5b는 100℃에서 0.5%, 1.5%, 및 2% 수소 농도에 따른 수소 감지기 반응 도표이고,
도 5c는 120℃에서 5 주기 시험 동안에 1% 수소 농도에 따른 수소 감지기 반응 도표이고,
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 대한 개략도이고,
도 6b는 도시된 바와 같이 수소의 변화 수준에 따른 실내 온도에서 도 6a의 수소 감지기에 대한 반응 도표이고,
도 6c는 도시된 바와 같이 70℃에서 수소의 변화 수준에 따른 도 6a의 수소 감지기에 대한 반응 도표이고,
도 6d는 도시된 바와 같이 실내 온도에서 수소의 변화 수준에 따른 도 6a의 수소 감지기에 대한 반응 도표이고,
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 대한 개략도이고,
도 7b는 도시된 바와 같이 실내 온도에서 수소의 변화 수준에 따른 도 7a의 수소 감지기에 대한 반응 도표이고,
도 7c는 도시된 바와 같이 120℃에서 수소의 변화 수준에 따른 도 7a의 수소 감지기에 대한 반응 도표이고,
도 8a는 본 발명 일 실시예에 대한 제조의 초기 단계 개략도이고,
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 대한 제조의 중간 단계의 개략도이고,
도 8c는 본 발명의 일 실시예에 대한 제조의 마지막 단계의 개략도이고,
도 8d는 나노와이어 어레이로 형성되는 본 발명의 일 실시예에 대한 개략도이고,
도 8e는 변화 수소 수준 및 103℃, 136℃ 및 178℃에서 시험되는 본 발명의 일 실시예에 대한 시험 결과의 도표이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 대한 개략도이고,
도 10a는 자동차 응용 분야용으로 사용되는 수소 감지기 도면이고,
도 10b는 연료 전지 내의 수소 감지기 도면이고,
도 10c는 변압기 응용 분야용으로 사용되는 수소 감지기의 도면이고, 및
도 l0d는 가정 응용 분야용으로 사용되는 수소 감지기의 도면이다.
다음의 설명에서, 다수의 명확한 세부 설명이 본 발명의 완전한 이해를 위하여 구체적인 합금 결합, 등과 같이 진술된다. 그러나, 본 발명이 이러한 구체적인 세부 설명없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 몇몇의 세부 설명은 본 발명을 완전히 이해하는데 필요하지 않으며 당업자의 실시 범위 내에 있기 때문에 생략되었다.
이 후로 도면을 참조하여 설명된 구성요소는 반드시 크기 대로 도시되는 것은 아니며 동일 또는 비슷한 구성요소는 수개의 도면을 통해 동일한 도면 부호로 명명된다.
본 발명은 수소 가스를 감지하는 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다. 팔라듐 나노와이어에 실버의 추가는 센서의 작동 온도 범위를 상당히 증가시킬 것이다. 또한 팔라듐과 실버의 결합은 수소 농도의 상이한 수준에 대한 나노와이어 감도 문제를 제기한다. 순수한 팔라듐 나노와이어는 일반적으로 수소 농도의 넓은 범위에 걸쳐 탐지를 허용하기 위해 충분한 감도를 제공하지 아니한다. 실온에서, 순수 팔라듐 나노와이어는 약 2% 수소의 농도를 탐지할 수 있다. 더 높은 온도에서, 순수 팔라듐 와이어는 탐지를 위한 더 높은 수소 농도를 필요로 한다. 그러나, 팔라듐 나노와이어에 실버의 결합은 수소 센서를 제조하는데 적합한 더 큰 탐지 범위를 제공한다.
일 실시예에서 기판은 폴리머, 유리, 실리콘, 또는 실리콘 질화물과 같은 어 떠한 절연 표면일 수 있다. 티타늄의 얇은 층은 기판상으로 증착되어 전기도금을 위한 도전 영역을 형성한다. 감광제(photoresist) 패턴은 리소그래피에 의해 기판의 상단에 준비된다. 그 후 팔라듐 또는 팔라듐-실버 합금 나노입자/나노와이어는 노출되는 티타늄 표면상에 전기도금된다. 팔라듐 전기도금 욕(bath)은 물에 1 mM PbCl2, 0.1 M HCl을 포함한다. 팔라듐-실버 전기도금 욕은 탈이온화 물에 0.8 mM PbCl2, 0.2 mM AgNO3, 0.1 M HCl, 0.1 M NaNO3, 및 2 M NaCl을 포함한다. 나노입자/나노와이어는 1 초에 큰 과전위 펄스(one second large overpotential pulse; -500 mV vs SCE(포화 칼로멜 전극))로 600 sec 동안 SCE에 대한 -50 mV(-50 mV vs SCE)에서 증착된다. 도 1은 100 nm 직경을 갖는 나로입자로 구성되는 나노입자 박막의 이미지를 도시한다. 도 2는 측벽 기술에 의해 준비되는 300 nm 팔라듐 나노와이어 이미지를 도시한다.
도 3 및 도 4는 70℃에서 시간 대 변화 수소 농도에 대한 팔라듐-실버 합금 수소 센서의 반응을 도시한다. 어떤 수소도 존재하지 않으며 장치의 팔라듐 합금-나노결정이 매우 높은 저항으로 "개방 회로"로 작동할 때 장치는 실질적으로 오프 상태임을 주목한다. 장치가 수소에 노출될 때, 장치의 팔라듐 합금-나노결정은 결정 팽창을 통해 서로 접촉한다. 이것은 와이어의 어떠한 나노간극이라도 폐쇄(ON 상태)되게 하고 나노와이어는 매우 낮은 저항으로 "단락 회로"로 작동한다. 센서는 센서가 수소가 없을 때 실질적으로 제로 전력을 필요로 한다는 점에서 높은 바람직한 특성을 갖는다. 센서는 수소가 없을 때 개방 회로처럼 작동하며 경고 조건 이 발생할 때 작은 양의 전력만을 끌어낸다. 이것은 수소가 없을 때 오프, 및 수소가 존재할 때 온(on)으로 양호한 수소 탐지기에 대한 이상적인 상황이다.
도 5a로 돌아와서, 수소 센서를 제공하는 특별한 일 실시예는 캡톤(Kapton)과 같은 폴리마이드 막(300) 상으로 티타늄의 1000Å 층(302)을 증발시키는 단계를 포함한다. 센서는 당업자는 유리 또는 실리콘과 같은 어떠한 절연 재료도 캡톤을 대용할 수 있다는 것을 인식하고 있다. 다음으로, 감광제(미도시)는 잘 공지된 방식으로 티타늄 층(302) 상에 패턴화된다. 그 후 팔라듐-실버 합금의 나노입자 층(304)은 기판상으로 전기도금된다. 장치는 티타늄 층을 산화시키기 위해 2 시간 동안 공기 중에서 500℃까지 가열된다. 도 5b는 100℃에서 이러한 실시예의 시험 결과를 보여준다. 이러한 시험에서, 실시예의 예시적 센서는 0.5%, 1.5%, 및 2% 의 수소 농도로 3 주기 동안 시험된다. 도 5c는 120℃에서 1% 수소 농도로 시험된 결과를 보여준다. 도 5c는 센서가 5 주기 시험 후에 낮아지지 않는 것을 보여준다.
본 발명의 다른 실시예는 도 6a에서 개략적으로 설명된다. 이러한 실시예에서, SiNx의 5000Å 층(602)은 실시콘 기판(600)상에 증착된다. 그 후 1000Å의 두꺼운 티타늄 층(604)은 SiNx 층(602)상에 증착된다. 리소그래피를 이용하여, 패턴(미도시)은 기판상에 형성된다. 팔라듐-실버 나노입자의 박막(606)은 티타늄 층(604)에 전기도금된다. 예시적인 실시예의 일예에서, 팔라듐-실버 합금은 1 초 동안 300μA 및 600초 동안 20μA로 전기도금된다. 다음으로, 티타늄(604)을 산화시 켜 TiO2를 형성한다. 실예에서, 티타늄은 500℃ 공기에 일조일석에(overnight) 노출되었다. 티타늄의 산화된 후, 팔라듐-실버의 또다른 층(608)이 층(606)에 증착된다. 일예에서, 팔라듐-실버는 1 초 동안 300μA 및 200초 동안 20μA로 전기도금된다.
도 6b 내지 도 6d는 도 6a에 도시된 예시적 실시예를 시험하여 달성되는 결과이다. 도 6b는 실온에서 수행된 시험 결과를 도시한다. 우선 장치는 수소 농도가 0.5% 내지 4% 범위의 실온에서 시험된다. 인가된 전압은 0.1 V이다. 전류는 어떠한 수소도 존재하지 않고 약 3E-6A였다. 전류는 0.5% 수소에서 7E-6A로 그리고 1% 수소에서 1E-5A로 상승했다. 반응은 1.2E-5A 전류를 갖는 3% 주위에서 천천히 포화되었고, 오프 상태에서 전류의 약 400%였다.
도 6c는 도 6a에서 도시된 예시적인 실시예에 대한 70℃에서 수행된 시험 결과를 도시한다. 120℃에서, 센서는 수소에 반응하지 않는다. 도 6c에 도시된 결과는 120℃로부터 70℃로 온도가 천천히 감소한 후에 달성된다. 도 6c는 온도가 120℃로 상승했을 때 센서가 실질적으로 비-작동이었으나, 온도가 70℃로 감소되었을 때 센서가 그 작동을 회복했음을 도시한다.
도 6d는 70℃로부터 실온으로 장비를 냉각시킨 후에 도 6a에 도시된 실시예에 대한 시험 결과를 도시한다. 장비는 도 6b에 도시된, 실온에서의 이전 시험과 유사한 크기(magnitude)의 수소에 반응하였다. 오프 상태에서, 장치는 약 1.5E-6A의 전류를 갖는다. 온 상태에서, 전류는 4% 수소에서 약 7E-6A였다. 이러한 결과 는 오프 상태와 온 상태 사이에서 400% 크기 변화를 보여준다. 높은 온도 시험 전후 오프 상태의 전류 차이는 약간의 열화(degradation)를 나타내나, 저항(400%)에 있어서 변화된 상대적 크기는 대략 동일하다.
도 6a에 도시된 실시예는 이동 방법 사용없이 수소 센서를 준비하는 법을 제공한다. 그러나, 캡톤을 이용하는 것과 다르게, 시험되는 장비는 120℃에서 작동하지 않았다. 실제로, 센서의 감도는 온도가 증가함에 따라 감소했다. 그럼에도 불구하고, 센서는 더 안정하고 더 적은 노이즈를 갖는 반응 곡선과 함께 실온에서 양호한 감도를 보여주었다.
본 발명의 다른 실시예는 도 7a에서 개략적으로 도시된다. 도 7a는 5000Å의 층(702)을 형성하는 SiNx로 증착되는 실리콘 기판(700)을 도시한다. 다음으로, 200Å의 티타늄은 층(704)을 형성하도록 증착된다. 팔라듐-실버 층(706)은 티타늄 층(704)에 전기도금된다. 예시적인 실시예의 실예에서, 팔라듐-실버는 1 초 동안 300μA 및 600초 동안 20μA로 전기도금된다. 예시적 실예의 결과는 도 7b에서 도시된다. 도 7b에서의 결과는 실온에서 달성된다. 120℃에서 수행된 제 2 실험은 도 7c에 도시된 결과를 제공한다. 120℃에서 오프 상태와 온 상태의 변화가 매우 크지 않다 하더라도, 이러한 실시예로부터 장치는 실온 및 120℃에서 0.5% 농도의 수소를 탐지할 수 있었다.
본 발명의 다른 실시예는 도 8a 내지 도 8e에 개략적으로 도시된다. 이러한 실시예에서, SiO2는 SiO2의 5000Å 층(802)을 형성하도록 실리콘 기판(800)상에 증 착된다. 당업자는 SiNx 또는 다른 적합한 재료가 SiO2를 대용할 수 있다는 것을 알고 있다. 티타늄 200Å 두께는 증착되어 층(804)을 형성한다. 다음으로, 감광제(806)는 기판상에 증착되고 포토리소그래피에 의해 패턴화되어 도 8b에 도시된 바와 같은 두개의 측벽을 갖는 층(804)을 갖게 조립체에 실질적으로 남는다. 그 후 팔라듐-실버 합금으로 만들어지는 나노와이어(808)는 티타늄(804)의 측벽 상으로 전기도금된다. 예시적인 실시예의 일예에서, 팔라듐-실버는 1 초 동안 300μA 및 600초 동안 20μA로 측벽 도금 기술을 이용하여 전기도금된다. 금속 측벽은 전해욕(electrolytic bath)에 노출되는 유일한 부분이기 때문에, 팔라듐-실버는 측벽 상에 유일하게 증착되어 금속 라인의 에지에 나노와이어를 형성할 것이다. 다음으로, 잔여 티타늄(804)은 에칭되어 없어지며, 도 8c에 도시된 바와 같은 조립부를 남긴다. 선택적으로 티타늄(804)은 고온에서 산화되거나 기판 상에 남을 수 있다. 센서는 금속층을 제거하는 것 없이 기능하나, 낮은 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 갖는다. 금속층의 제거는 높은 더 높은 신호 대 잡음 비를 제공한다.
도 8(c)에 도시된 바와 같이 실시예에 대한 측벽 도금 기술 및 높은 온도에서의 작동은 다음을 성취할 수 있다: 기판은 기준 전극으로 포화 칼로멜 전극(SCE) 및 상대 전극으로 백금 와이어 전극을 갖는 3개 전극 도금 시스템에서 작동 전극으로서 이용될 수 있다. 통상적인 전기 화학적 증착/도금을 이용하여, 3개 전극은 물에 2.5 mM의 PdCl2, 0.5 mM의 AgNO3, 0.05 M의 NaNO3, 0.05 M의 HCI, 및 2 M의(100mL당 20g) NaCl로 구성되는 팔라듐-실버 합금 도금욕에 침지될 것 있다. 표 준 전기화학적 프로그램, 즉 대시간전위차법(chronopotentiometry)은 이러한 프로세스를 위해 이용된다. 기판상에서 나노와이어의 변형에 대해, 전기화학적 도금 조건은 다음과 같을 수 있다: 순수 팔라듐 도금욕을 이용하여 10 초 동안 -300 μA를 인가한 후, 450 초 동안 -20 μA를 인가한다. 전기도금된 후에, 기판은 아세톤에 침지되고, IPA 및 물에 침지되어 표면상에 감광제를 제거할 수 있다.
도 8(c)에 도시된 바와 같이 실시예에 대한 측벽 도금 기술 및 높은 온도에서의 작동은 다음이 성취될 수 있다: 기판은 기준 전극으로 포화 칼로멜 전극(SCE) 및 상대 전극으로 백금 와이어 전극을 갖는 3개 전극 도금 시스템에서 작동 전극으로서 이용될 수 있다. 통상적인 전기 화학적 증착/도금을 이용하여, 3개 전극은 물에 1 mM의 PdCl2 및 0.1 M의 HCI로 구성되는 순수 팔라듐 도금욕에 침지될 것 있다. 표준 전기화학적 프로그램, 즉 대시간전위차법(chronopotentiometry)은 이러한 프로세스를 위해 이용될 수 있다. 기판상에서 나노와이어의 변형에 대해, 다음과 같이 이용될 수 있다: 순수 팔라듐 도금욕을 이용하여 전기화학적 도금 조건은 10 초 동안 -300 μA를 인가한 후, 450 초 동안 -20 μA를 인가한다. 전기도금 후에, 기판은 아세톤에 침지되고, IPA 및 물에 침지되어 표면상에 감광제를 제거할 수 있다.
도 8d는 티타늄 스트립(804)의 측벽에 다중 나노와이어(808)을 전기도금하기 위해 포토리소그래피를 이용하여 기판을 패턴화하는 것에 의해 발생되는 실시예를 도시한다. 도 8d는 8a 내지 8c에 도시된 것과 유사한 방식으로 제조되나, 도 8d는 어레이로 배치되는 다중 나노와이어를 도시한다. 수소 센서는 평행하게 나노와이어를 전기적으로 연결하는 나노와이어의 어레이 단부에 도선을 연결하여 이용된다. 일 실시예에서, 실버페이스트(silver paste)는 나노와이어의 어레이 단부에 적용되며 별개의 와이어는 각각의 단부상의 실버페이스트에 연결된다. 그 후 전압은 평행 나노와이어를 가로질러 인가되며, 결과적인 전류가 측정되어 수소가 존재하는지를 결정한다. 팔라듐-실버 합금 나노와이어를 이용하여, 전류는 수소가 존재하지 않을 때보다 수소가 존재할 때 더 높다.
도 8d에 도시된 특별한 실시예는 다음에 의하여 제조될 수 있다: 5000Å SiO2 아이템(802)이 E-빔 증발기를 이용하여 4 인치 실리콘 와이퍼 아이템(800) 상에 증착된 후, 200Å 티타늄 층 아이템(804)이 증착된다. 그 후 기판은 30초 동안 700 RPM으로 감광제 HMDS(hexamethylenedisilane)로 코팅된 후, 90 초 동안 3000 RPM으로 양성 감광제로 코팅된다. 그 후 기판은 홈메이드 H-센서 5mm 라인 마스크(미도시)와 함께 25 초 동안 자외선에 노출되며 또한 40 초 동안 희석된 감광제 현상액에 의해 현상된다. 그 후 기판은 30 분 동안 물로 헹구어지고, 블로우 드라이어(blow drier)를 이용하여 건조되며, 오븐에서 120℃로 10 분 동안 가열된다. 그 후 감광제에 의해 덮혀지지 않은 티타늄 층은 티타늄 부식액에 의해 에칭되어 없어지고, 티타늄 층의 측벽을 전체 기판 위에 노출시킨다. 패턴은 센서 패턴의 적합한 정렬 후에 25 초 동안 홈메이드 마스크(미도시)와 함께 자외선에 노출된다. 그 후 기판은 40 초 동안 희석된 400 K 현상액에 의해 현상된다. 그 후 기판은 30 분 동안 물로 헹구어지고, 블로우 드라이어(blow drier)를 이용하여 건조되며, 오븐에서 120℃로 10 분 동안 가열된다.
그 후 측벽 도금 기술이 이용되어 기판상으로 나노입자(808)를 전기도금한다. 전기도금 후에, 기판은 아세톤에 침지된 후 IPA 및 물에 침지되어 감광제를 기판으로부터 제거한다. 일 실시예에서, 나노와이어(808)는 나노와이어를 층(802)로부터 제거되지 않고 티타늄(804)으로부터 분리된다.
도 8e는 도 8c에 도시된 실시예를 시험한 결과를 도시한다. 시험은 실온에서 시작되었다. 온도는 103℃, 그 후 136℃, 및 그 후 178℃까지 증가되었다. 온도가 증가됨에 따라, 전류는 SiNx에 비해 팔라듐-실버의 큰 열팽창 계수로 인해 증가되었다. 팔라듐-실버 나노와이어(808)는 기판보다 더 빠르게 팽창하고 저항은 낮아졌다. 시험 챔버의 103℃에서, 센서는 0.25%, 1.0%, 및 4.0%의 수소 농도로 시험되었다. 도 8e에 도시된 바와 같이, 센서는 각각의 농도 수준에 반응하였다. 장치는 178℃에서도 기능하였다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도 9a 및 도 9b의 실시예는 본 발명의 다른 실시예가 나타내는 반응 곡선을 만드나, 도 9a 및 도 9b의 실시예는 대기 공기 및 변압기 오일과 같은 오일에서 작동할 수 있는 수소 센서를 제조하는데 적합하다.
도 9a 및 도 9b의 실시예는 다음에 의해 포토리소그래피를 이용하여 제조될 수 있다: 처음에, 실리콘 질화물의 5000Å 층(912)이 E-빔 증발기를 이용하여 4 인치 와이퍼(900) 상에 증착된 후 200Å 티타늄 층(902)이 증착된다. 그 후 기판 은 30초 동안 700 RPM으로 감광제 HMDS(hexamethylenedisilane)로 코팅된 후, 90 초 동안 3000 RPM으로 양성 감광제로 코팅된다. 그 후 기판은 홈메이드 H-센서 5mm 라인 마스크(미도시)와 함께 25 초 동안 자외선에 노출되며 40 초 동안 희석된 감광제 현상액에 의해 또한 현상된다. 그 후 기판은 30 분 동안 물로 헹구어지고, 블로우 드라이어(blow drier)를 이용하여 건조되며, 오븐에서 120℃로 10 분 동안 가열된다. 100Å의 크롬층(904) 및 300Å의 금 층(906)이 E-빔을 이용하여 증착된다. 일 실시예에서, 기판의 저항은 10 ohms 미만이 되게 측정될 수 있다. 감광제는 적합한 스트립퍼를 이용하여 제거된 후, 오븐에서 90℃로 30 분 동안 가열되고, 그 후 건조된다.
그 후 기판은 30초 동안 700 RPM으로 감광제(908)로 코팅된 후, 90 초 동안 3000 RPM으로 양성 감광제로 코팅된다. 패턴은 센서 패턴의 적합한 정렬 후에 25 초 동안 홈메이드 마스크(미도시)와 함께 자외선에 노출된다. 그 후 기판은 40 초 동안 희석된 감광제 현상액에 의해 현상된다. 그 후 기판은 30 분 동안 물로 헹구어지고, 블로우 드라이어를 이용하여 건조되며, 오븐에서 120℃로 10 분 동안 가열된다. 그 후 도금 기술이 이용되어 기판상으로 나노입자(910)를 전기도금한다. 일 실시예에서, 티타늄이 이러한 프로세스에서 에칭되지 않기 때문에 측벽 도금 기술은 이용되지 않는다는 것에 주목한다. 전기도금한 후, 기판은 아세톤에 침지된 후, IPA 및 물에 침지되어 기판상의 감광제를 제거한다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 대한 다양한 응용예를 도시한다. 도 10a는 수소 센서를 이용하여 차량 내부 및 연료 전지 내에서 수소 수준을 감시하는 응용 분야를 도시한다. 차량 객실의 센서는 위험한 수소 농도가 운전자 및 승객에 대한 안전하지 않은 조건을 발생시키지 않도록 감시한다. 연료 전지 내의 센서는 연료 전지의 적합한 작동 및 양호도를 보장한다. 도 10b는 연료 전지의 양호도를 감시하는데 이용되는 연료 전지를 도시한다. 수소 센서는 흡입부의 적합한 수소 수준을 보장하고 배기부의 수소 수준을 감시하기 위해 위치된다.
유사하게, 도 10d는 수소 전지를 이용하는 집 내부 및 주위에 수소 농도를 감시하는 응용 분야를 도시한다. 집에서 수소 센서는 수소의 위험한 수준을 감시하여 수소 폭발 증가를 방지하여 거주자를 보호한다.
도 10c는 또한 전원 장치에서 수소 센서에 대한 다른 응용 분야를 도시한다. 전술된 바와 같이, 전원 변압기 및 스위칭 장치는 종종 절연 오일로 충전된다. 절연 오일의 고장 또는 오염은 회로를 단락시켜 위험한 폭발 및 화재을 일으킬 수 있다. 몇몇의 잠재적인 고장은 변압기 오일 내의 수소 및 다른 가스의 증가에 대한 감시로 예측된다. 도 10c는 변압기의 절연 오일 아래에 위치되는 수소 센서를 도시한다. 다른 센서는 오일 위에 위치하여 수소 수준을 감시할 수 있다. 당업자는 또한 수소 센서가 수소 증가가 위험한 조건을 신호로 알리는 어떠한 응용분야에서도 위치될 수 있다는 것을 알고 있다.
본 발명은 수소 감지 응용 분야용 능동 소자로서 팔라듐-실버 합금 박막(또는 어레이, 네트워크) 및 나노/메소(meso) 와이어를 이용하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 질소에서 0.25% 수소를 탐지할 수 있다. 본 발명에서, 금속( 예를 들면, 티타늄)의 매우 얇은 층을 준비하거나 티타늄 층을 TiO2로 산화시켜서 적은 전도성 팔라듐 또는 팔라듐-실버 나노구조물을 적은 전도성 티타늄 또는 TiO2 표면상에 준비시켜, 고온에서 센서의 열화를 일으키는 이동 프로세스에 대한 필요가 없다. 시험 결과는 티타늄(또는 TiO2) 상의 팔라듐 또는 팔라듐-실버 나노입자(또는 나노와이어)가 이용되어 매우 높은 온도(178℃)에서 수소의 매우 낮은 농도(0.25%)를 탐지할 수 있음을 보여준다.
본 발명 및 이점이 상세하게 설명된다 할지라도, 다양한 변화물, 대용물 및 대안물이 첨부된 청구항에 한정되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나는 것 없이 본 발명으로부터 만들어질 수 있다는 것이 이해되어 져야 한다.

Claims (12)

  1. 기판을 포함하며,
    상기 기판상에 복수의 나노입자가 증착되어 하나 이상의 나노입자 경로를 형성하며, 상기 하나 이상의 나노입자 경로는 수소가 존재할 때 전기 전도성의 증가를 나타내고 수소가 없을 때 전기 전도성의 감소를 나타내며, 상기 하나 이상의 나노입자 경로가 측벽 도금 기술을 이용하여 상기 기판에 인접하게 형성되며, 상기 하나 이상의 나노입자 경로의 전기 전도성이 상기 기판의 비-전도 성질로 인하여 상기 기판의 전기 전도성을 식별할 수 있는,
    수소 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 나노입자 경로가 하나 이상의 나노와이어를 형성하는,
    수소 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 나노입자는 상기 기판의 상단 표면 상에 증착된 금속층의 하나 이상의 측벽에 증착되며, 상기 금속층은 상기 복수의 나노입자를 증착하는 동안 상기 기판상에 있으며 상기 금속층은 상기 복수의 나노입자를 증착한 후에 상기 기판으로부터 제거되는,
    수소 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 나노입자 경로는 Pd 및 Ag의 결합으로 구성되는,
    수소 감지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 SiNx로 구성되는,
    수소 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 SiO2로 구성되는,
    수소 감지 장치.
  7. 상단 표면을 갖는 반도체 기판과;
    상기 반도체 기판의 상단 표면상에 배치되고 상단 표면을 갖는 TiO2층과;
    상기 TiO2층의 상단 표면상에 배치되고 상단 표면을 가지며 수소가 존재할 때 전도성의 증가를 나타내는 나노입자 경로를 포함하는,
    수소 감지 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 TiO2층은 상단 표면을 갖는 Ti층을 산화시켜 형성되며 상기 Ti층은 상기 나노입자 경로가 상기 Ti층의 상단 표면상에 배치된 후에 산화되는,
    수소 감지 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 TiO2층이 상기 Ti층을 산화시켜 형성된 후에 상기 나노입자 경로의 상단 표면상에 배치되는 제 2 나노입자 경로를 포함하는,
    수소 감지 장치.
  10. 상단 표면을 갖는 반도체 기판과;
    상기 반도체 기판의 상단 표면상에 배치되고, 상단 표면을 갖는 SiNx층과;
    상기 SiNx층의 상단 표면상에 배치되고, 하나 이상의 측벽을 갖는 Ti층과; 및
    상기 SiNx층의 상단 표면상에 배치되고, 수소가 없을 때보다 수소가 존재할 때 더 높은 전도성을 갖는 나노입자 경로를 형성하는 복수의 나노입자를 포함하는,
    수소 감지 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 나노입자는 상기 복수의 나노입자를 상기 Ti층의 하나 이상의 측벽에 측벽 도금함으로써 SiNx층 상에 배치되는,
    수소 감지 장치.
  12. 상단 표면을 갖는 반도체 기판과;
    상기 반도체 기판의 상단 표면상에 증착되고, 상단 표면을 갖는 제 1 금속층과;
    상기 제 1 금속층 상단 표면의 덮힌 영역 및 상기 제 1 금속층 상단 표면의 노출 영역을 형성하며 하나 이상의 측벽을 갖는, 상기 제 1 금속층의 상단 표면 상에 증착된 제 2 금속층과;
    상기 제 2 금속층의 하나 이상의 측벽에 배치되는 복수의 나노입자, 및
    상기 제 1 금속층의 노출 영역에 배치되는 복수의 나노입자를 포함하며, 상기 복수의 나노입자가 수소가 존재할 때 증가된 전도성을 나타내는 하나 이상의 나노입자 경로를 형성하는,
    수소 감지 장치.
KR1020057022671A 2003-06-03 2004-06-01 수소 가스 감지 방법 및 장치 KR101110532B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US???? 2001-11-30
US47555803P 2003-06-03 2003-06-03
US60/475,558 2003-06-03
US10/854,420 US7287412B2 (en) 2003-06-03 2004-05-26 Method and apparatus for sensing hydrogen gas
US10/854,420 2004-05-26
PCT/US2004/017324 WO2005001420A2 (en) 2003-06-03 2004-06-01 Method and apparatus for sensing hydrogen gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060015629A KR20060015629A (ko) 2006-02-17
KR101110532B1 true KR101110532B1 (ko) 2012-01-31

Family

ID=33544314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057022671A KR101110532B1 (ko) 2003-06-03 2004-06-01 수소 가스 감지 방법 및 장치

Country Status (6)

Country Link
US (2) US7287412B2 (ko)
EP (1) EP1629259A4 (ko)
JP (1) JP4629665B2 (ko)
KR (1) KR101110532B1 (ko)
CA (1) CA2523583A1 (ko)
WO (1) WO2005001420A2 (ko)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9056783B2 (en) 1998-12-17 2015-06-16 Hach Company System for monitoring discharges into a waste water collection system
US7454295B2 (en) 1998-12-17 2008-11-18 The Watereye Corporation Anti-terrorism water quality monitoring system
US8958917B2 (en) 1998-12-17 2015-02-17 Hach Company Method and system for remote monitoring of fluid quality and treatment
US20060011487A1 (en) * 2001-05-31 2006-01-19 Surfect Technologies, Inc. Submicron and nano size particle encapsulation by electrochemical process and apparatus
US6890412B2 (en) * 2001-08-27 2005-05-10 Surfect Technologies, Inc. Electrodeposition apparatus and method using magnetic assistance and rotary cathode for ferrous and magnetic particles
US7287412B2 (en) * 2003-06-03 2007-10-30 Nano-Proprietary, Inc. Method and apparatus for sensing hydrogen gas
JP2006513041A (ja) * 2002-12-05 2006-04-20 サーフェクト テクノロジーズ インク． コーティングされた磁性粒子及びその応用
US7001669B2 (en) * 2002-12-23 2006-02-21 The Administration Of The Tulane Educational Fund Process for the preparation of metal-containing nanostructured films
US8920619B2 (en) 2003-03-19 2014-12-30 Hach Company Carbon nanotube sensor
US20070125153A1 (en) * 2005-10-21 2007-06-07 Thomas Visel Palladium-Nickel Hydrogen Sensor
US20070240491A1 (en) * 2003-06-03 2007-10-18 Nano-Proprietary, Inc. Hydrogen Sensor
US7399400B2 (en) * 2003-09-30 2008-07-15 Nano-Proprietary, Inc. Nanobiosensor and carbon nanotube thin film transistors
US20050244811A1 (en) * 2003-12-15 2005-11-03 Nano-Proprietary, Inc. Matrix array nanobiosensor
JP2007525595A (ja) * 2004-02-04 2007-09-06 サーフェクト テクノロジーズ インク． メッキ装置及び方法
WO2006121349A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-16 Nano Cluster Devices Limited Hydrogen sensors and fabrication methods
CA2615107A1 (en) * 2005-08-03 2007-02-15 Nano-Proprietary, Inc. Continuous range hydrogen sensor
NL1030299C2 (nl) * 2005-10-28 2007-05-03 Advanced Chem Tech Optische schakelinrichting.
US8903474B2 (en) * 2005-12-06 2014-12-02 Pen Inc. Analysis of gases
KR100779090B1 (ko) * 2006-07-18 2007-11-27 한국전자통신연구원 아연 산화물을 이용하는 가스 감지기 및 그 제조 방법
KR100870126B1 (ko) 2006-12-27 2008-11-25 연세대학교 산학협력단 Ｐｄ 나노와이어를 이용한 수소센서 제조방법
JP4263747B2 (ja) * 2007-01-26 2009-05-13 株式会社日本製鋼所 水素残量センサ
US7810314B2 (en) * 2007-06-12 2010-10-12 Ford Global Technologies, Llc Approach for controlling particulate matter in an engine
US20090058431A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Applied Nanotech Holdings, Inc. Etch resistant gas sensor
US8519446B2 (en) * 2007-08-29 2013-08-27 Applied Nanotech Holdings, Inc. Etch resistant gas sensor
EP2083262B1 (de) * 2008-01-28 2014-05-07 Micronas GmbH Resistiver Wasserstoffsensor
US20090301879A1 (en) * 2008-04-06 2009-12-10 Prabhu Soundarrajan Protective coatings for solid-state gas sensors employing catalytic metals
US8028561B2 (en) * 2008-09-30 2011-10-04 Qualitrol Company, Llc Hydrogen sensor with air access
US8501269B2 (en) * 2008-10-16 2013-08-06 Apollo, Inc. Sensitive materials for gas sensing and method of making same
US8312759B2 (en) * 2009-02-17 2012-11-20 Mcalister Technologies, Llc Methods, devices, and systems for detecting properties of target samples
US8441361B2 (en) * 2010-02-13 2013-05-14 Mcallister Technologies, Llc Methods and apparatuses for detection of properties of fluid conveyance systems
WO2010120297A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P Nanowire sensor having a nanowire and electrically conductive film
TWI420540B (zh) 2009-09-14 2013-12-21 Ind Tech Res Inst 藉由光能或熱能成形之導電材料、導電材料之製備方法以及導電組合物
KR101283685B1 (ko) * 2009-11-23 2013-07-08 한국전자통신연구원 환경가스 센서 및 그의 제조방법
US20110138882A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Semiconductor gas sensor having low power consumption
US8707767B2 (en) 2011-03-31 2014-04-29 Qualitrol Company, Llc Combined hydrogen and pressure sensor assembly
US8839658B2 (en) 2011-03-31 2014-09-23 Qualitrol Company, Llc Combination of hydrogen and pressure sensors
US8511160B2 (en) 2011-03-31 2013-08-20 Qualitrol Company, Llc Combined hydrogen and pressure sensor assembly
EP2773941A1 (en) * 2011-11-04 2014-09-10 Danmarks Tekniske Universitet Resonant fiber based aerosol particle sensor and method
KR101358245B1 (ko) * 2012-03-19 2014-02-07 연세대학교 산학협력단 수소 센서 및 수소 센서 제조 방법
GB2507042B (en) * 2012-10-16 2018-07-11 Schlumberger Holdings Electrochemical hydrogen sensor
US10605795B2 (en) * 2015-02-17 2020-03-31 H2Scan Corporation Method for measuring gas concentrations based on sensor response times
EP3343212B1 (en) * 2015-08-28 2019-11-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Gas sensor and fuel cell vehicle
JP2017111015A (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 株式会社日立製作所 水素計測装置および水素計測方法
CN106018490A (zh) * 2016-05-13 2016-10-12 湖北大学 一种钯银合金纳米薄膜氢敏元件及制作方法
NL2017885B1 (en) * 2016-11-29 2018-06-11 Sencio B V Sensor package and method of manufacturing the same
KR101908373B1 (ko) * 2017-03-10 2018-10-17 한국전력공사 변압기 수소 가스 감시 시스템, 장치 및 방법
US20200319130A1 (en) * 2017-10-18 2020-10-08 Sony Semiconductor Solutions Corporation Electric charge detection sensor and potential measurement system
US11824238B2 (en) 2019-04-30 2023-11-21 Hyaxiom, Inc. System for managing hydrogen utilization in a fuel cell power plant
US11567022B2 (en) 2019-06-05 2023-01-31 General Electric Company Sensing system and method
US12000794B2 (en) 2020-12-08 2024-06-04 Hyaxiom, Inc. Hydrogen concentration sensor
US11768186B2 (en) 2020-12-08 2023-09-26 Hyaxiom, Inc. Hydrogen concentration sensor
CN116888464A (zh) * 2021-02-25 2023-10-13 国立研究开发法人科学技术振兴机构 气体传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030034740A (ko) * 2001-10-26 2003-05-09 삼성전자주식회사 이온 전도성이 우수한 전도성 무기 나노 입자, 이를포함하는 이온 전도성 고분자막 및 이들의 제조방법
KR20040015359A (ko) * 2001-07-18 2004-02-18 가부시키 가이샤 닛코 마테리알즈 게이트 산화막 형성용 하프늄 시리사이드 타겟트 및 그제조방법
KR200415359Y1 (ko) 2006-02-22 2006-05-02 유서종 두피치료용 빗
KR100851621B1 (ko) 2008-04-25 2008-08-12 아이닉스 주식회사 레이저 탈모 치료기

Family Cites Families (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US23428A (en) * 1859-03-29 lewis
US139003A (en) * 1873-05-20 Improvement in submerged force-pumps
US79999A (en) * 1868-07-14 Improvement in tiee-feime attachment
US132361A (en) * 1872-10-22 Improvement in metallic packings for piston-rods
GB800285A (en) 1956-08-23 1958-08-20 Gen Motors Corp Improvements in or relating to internal combustion engine electric ignition distributor apparatus
US3672388A (en) * 1969-06-19 1972-06-27 Gen Electric Sensor and control system for controlling gas partial pressure
US3864628A (en) * 1973-05-29 1975-02-04 Inst Gas Technology Selective solid-state gas sensors and method
GB1481509A (en) * 1973-07-18 1977-08-03 Nat Res Dev Ion selective electrodes and in methods of measuring the concentrations of ions
US4222045A (en) * 1979-05-04 1980-09-09 Firetek Corporation Capacitive shift fire detection device
US4324760A (en) * 1981-04-01 1982-04-13 General Electric Company Hydrogen detector
US4450007A (en) * 1982-12-13 1984-05-22 Cabot Corporation Process for electroslag remelting of manganese-base alloys
US4583048A (en) * 1985-02-26 1986-04-15 Rca Corporation MSK digital demodulator for burst communications
US4760351A (en) * 1986-08-22 1988-07-26 Northern Illinois University Multiple oscillator device having plural quartz resonators in a common quartz substrate
US4782334A (en) * 1987-08-13 1988-11-01 Meaney Thomas A Vapor or gas detector and alarm system
US5014908A (en) * 1989-11-27 1991-05-14 Emerson Electric Co. Control circuit using a sulphonated fluorocarbon humidity sensor
US5251233A (en) * 1990-12-20 1993-10-05 Motorola, Inc. Apparatus and method for equalizing a corrupted signal in a receiver
US5117441A (en) * 1991-02-25 1992-05-26 Motorola, Inc. Method and apparatus for real-time demodulation of a GMSK signal by a non-coherent receiver
SE513657C2 (sv) * 1993-06-24 2000-10-16 Ericsson Telefon Ab L M Sätt och anordning att vid digital signalöverföring estimera överförda symboler hos en mottagare
US5962863A (en) * 1993-09-09 1999-10-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Laterally disposed nanostructures of silicon on an insulating substrate
US5338708A (en) * 1993-12-20 1994-08-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Palladium thick film compositions
GB9408542D0 (en) * 1994-04-29 1994-06-22 Capteur Sensors & Analysers Gas sensing resistors
US5888614A (en) * 1995-06-06 1999-03-30 Donald H. Slocum Microperforated strength film for use as an anti-infiltration barrier
US5670115A (en) * 1995-10-16 1997-09-23 General Motors Corporation Hydrogen sensor
US5778022A (en) * 1995-12-06 1998-07-07 Rockwell International Corporation Extended time tracking and peak energy in-window demodulation for use in a direct sequence spread spectrum system
FI956360A (fi) * 1995-12-29 1997-06-30 Nokia Telecommunications Oy Menetelmä yhteydenmuodostuspurskeen havaitsemiseksi ja vastaanotin
DE59712515D1 (de) * 1996-04-04 2006-01-19 Siemens Ag Verfahren zur Parametrierung einer Empfangseinrichtung, sowie entsprechende Empfangseinrichtung und Funkstation
US5905000A (en) * 1996-09-03 1999-05-18 Nanomaterials Research Corporation Nanostructured ion conducting solid electrolytes
US6652967B2 (en) * 2001-08-08 2003-11-25 Nanoproducts Corporation Nano-dispersed powders and methods for their manufacture
US5886614A (en) * 1997-04-11 1999-03-23 General Motors Corporation Thin film hydrogen sensor
US6231744B1 (en) * 1997-04-24 2001-05-15 Massachusetts Institute Of Technology Process for fabricating an array of nanowires
US6494079B1 (en) * 2001-03-07 2002-12-17 Symyx Technologies, Inc. Method and apparatus for characterizing materials by using a mechanical resonator
US6525461B1 (en) * 1997-10-30 2003-02-25 Canon Kabushiki Kaisha Narrow titanium-containing wire, process for producing narrow titanium-containing wire, structure, and electron-emitting device
US20030135971A1 (en) * 1997-11-12 2003-07-24 Michael Liberman Bundle draw based processing of nanofibers and method of making
US6023493A (en) * 1998-01-20 2000-02-08 Conexant Systems, Inc. Method and apparatus for synchronizing a data communication system to a periodic digital impairment
JP2958452B2 (ja) * 1998-02-26 1999-10-06 工業技術院長 複合多孔性センサーの作製方法
US6006582A (en) * 1998-03-17 1999-12-28 Advanced Technology Materials, Inc. Hydrogen sensor utilizing rare earth metal thin film detection element
DE19819575C1 (de) * 1998-04-30 2000-03-16 Siemens Ag Wasserstoffsensor
US6029500A (en) * 1998-05-19 2000-02-29 Advanced Technology Materials, Inc. Piezoelectric quartz crystal hydrogen sensor, and hydrogen sensing method utilizing same
US6120835A (en) * 1998-10-05 2000-09-19 Honeywell International Inc. Process for manufacture of thick film hydrogen sensors
JP3473460B2 (ja) * 1998-11-20 2003-12-02 富士電機株式会社 横型半導体装置
US6277329B1 (en) * 1999-03-22 2001-08-21 Camp Dresser & Mckee Inc. Dissolved hydrogen analyzer
US6465132B1 (en) * 1999-07-22 2002-10-15 Agere Systems Guardian Corp. Article comprising small diameter nanowires and method for making the same
US6450007B1 (en) * 1999-12-01 2002-09-17 Honeywell International Inc. Robust single-chip hydrogen sensor
US6730270B1 (en) * 2000-02-18 2004-05-04 Honeywell International Inc. Manufacturable single-chip hydrogen sensor
US6634213B1 (en) * 2000-02-18 2003-10-21 Honeywell International Inc. Permeable protective coating for a single-chip hydrogen sensor
DE60144142D1 (de) * 2000-03-02 2011-04-14 Microchips Inc Mikromechanische geräte und verfahren zur speicherung und zur selektiven exposition von chemikalien
WO2001069228A2 (en) * 2000-03-17 2001-09-20 Wayne State University Mis hydrogen sensors
US6893892B2 (en) 2000-03-29 2005-05-17 Georgia Tech Research Corp. Porous gas sensors and method of preparation thereof
US6673644B2 (en) * 2001-03-29 2004-01-06 Georgia Tech Research Corporation Porous gas sensors and method of preparation thereof
US6535658B1 (en) * 2000-08-15 2003-03-18 Optech Ventures, Llc Hydrogen sensor apparatus and method of fabrication
WO2002048701A2 (en) * 2000-12-11 2002-06-20 President And Fellows Of Harvard College Nanosensors
EP1215485B1 (en) * 2000-12-12 2011-03-16 Sony Deutschland GmbH Selective chemical sensors based on interlinked nanoparticle assemblies
US6594885B2 (en) * 2000-12-26 2003-07-22 General Electric Company Method of making a coil
US6996147B2 (en) * 2001-03-30 2006-02-07 The Regents Of The University Of California Methods of fabricating nanostructures and nanowires and devices fabricated therefrom
JP2002340830A (ja) * 2001-05-11 2002-11-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素ガス検出装置及びその製造方法
DE10123876A1 (de) * 2001-05-16 2002-11-28 Infineon Technologies Ag Nanoröhren-Anordnung und Verfahren zum Herstellen einer Nanoröhren-Anordnung
US7055650B2 (en) * 2001-05-17 2006-06-06 Jlg Industries, Inc. Saw accessory for aerial work platform
EP1278061B1 (en) * 2001-07-19 2011-02-09 Sony Deutschland GmbH Chemical sensors from nanoparticle/dendrimer composite materials
US7186381B2 (en) * 2001-07-20 2007-03-06 Regents Of The University Of California Hydrogen gas sensor
US6843902B1 (en) * 2001-07-20 2005-01-18 The Regents Of The University Of California Methods for fabricating metal nanowires
CA2468251A1 (en) * 2001-11-26 2003-06-05 Sony International (Europe) G.M.B.H. The use of 1d semiconductor materials as chemical sensing materials, produced and operated close to room temperature
US6737286B2 (en) * 2001-11-30 2004-05-18 Arizona Board Of Regents Apparatus and method for fabricating arrays of atomic-scale contacts and gaps between electrodes and applications thereof
AU2003225839A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-29 Nanomix. Inc. Modification of selectivity for sensing for nanostructure device arrays
US7522040B2 (en) * 2004-04-20 2009-04-21 Nanomix, Inc. Remotely communicating, battery-powered nanostructure sensor devices
US20030189202A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-09 Jun Li Nanowire devices and methods of fabrication
US6788453B2 (en) * 2002-05-15 2004-09-07 Yissum Research Development Company Of The Hebrew Univeristy Of Jerusalem Method for producing inorganic semiconductor nanocrystalline rods and their use
JP2003340830A (ja) * 2002-05-29 2003-12-02 Ricoh Co Ltd マイクロレンズ金属駒型の製造方法
US7161168B2 (en) 2002-07-30 2007-01-09 The Regents Of The University Of California Superlattice nanopatterning of wires and complex patterns
US7287412B2 (en) 2003-06-03 2007-10-30 Nano-Proprietary, Inc. Method and apparatus for sensing hydrogen gas
US7237429B2 (en) * 2002-08-30 2007-07-03 Nano-Proprietary, Inc. Continuous-range hydrogen sensors
US6849911B2 (en) * 2002-08-30 2005-02-01 Nano-Proprietary, Inc. Formation of metal nanowires for use as variable-range hydrogen sensors
US20040071951A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-15 Sungho Jin Ultra-high-density information storage media and methods for making the same
JP5025132B2 (ja) 2002-10-29 2012-09-12 プレジデント・アンド・フェローズ・オブ・ハーバード・カレッジ カーボンナノチューブ素子の製造
WO2004051219A2 (en) * 2002-11-27 2004-06-17 Molecular Nanosystems, Inc. Nanotube chemical sensor based on work function of electrodes
US7163659B2 (en) * 2002-12-03 2007-01-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Free-standing nanowire sensor and method for detecting an analyte in a fluid
US7001669B2 (en) * 2002-12-23 2006-02-21 The Administration Of The Tulane Educational Fund Process for the preparation of metal-containing nanostructured films
US6770353B1 (en) * 2003-01-13 2004-08-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Co-deposited films with nano-columnar structures and formation process
US20040173004A1 (en) 2003-03-05 2004-09-09 Eblen John P. Robust palladium based hydrogen sensor
US20070125153A1 (en) * 2005-10-21 2007-06-07 Thomas Visel Palladium-Nickel Hydrogen Sensor
US20070240491A1 (en) * 2003-06-03 2007-10-18 Nano-Proprietary, Inc. Hydrogen Sensor
US7047792B1 (en) * 2003-07-07 2006-05-23 University Of South Florida Surface acoustic wave hydrogen sensor
SE526927C2 (sv) * 2003-11-24 2005-11-22 Hoek Instr Ab Realtidsanalys av gasblandningar
US20060289351A1 (en) * 2004-07-02 2006-12-28 The University Of Chicago Nanostructures synthesized using anodic aluminum oxide
CA2615107A1 (en) 2005-08-03 2007-02-15 Nano-Proprietary, Inc. Continuous range hydrogen sensor
EP1946070B1 (en) * 2005-09-22 2015-05-20 Applied Nanotech Holdings, Inc. Hydrogen sensor
JP4262265B2 (ja) * 2006-06-20 2009-05-13 キヤノン株式会社 半導体集積回路
GB0800285D0 (en) 2008-01-09 2008-02-13 Joinson Kenneth Grit repellent sock

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040015359A (ko) * 2001-07-18 2004-02-18 가부시키 가이샤 닛코 마테리알즈 게이트 산화막 형성용 하프늄 시리사이드 타겟트 및 그제조방법
KR20030034740A (ko) * 2001-10-26 2003-05-09 삼성전자주식회사 이온 전도성이 우수한 전도성 무기 나노 입자, 이를포함하는 이온 전도성 고분자막 및 이들의 제조방법
KR200415359Y1 (ko) 2006-02-22 2006-05-02 유서종 두피치료용 빗
KR100851621B1 (ko) 2008-04-25 2008-08-12 아이닉스 주식회사 레이저 탈모 치료기

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006526155A (ja) 2006-11-16
EP1629259A4 (en) 2011-03-30
EP1629259A2 (en) 2006-03-01
CA2523583A1 (en) 2005-01-06
US7287412B2 (en) 2007-10-30
JP4629665B2 (ja) 2011-02-09
WO2005001420A3 (en) 2005-11-03
KR20060015629A (ko) 2006-02-17
US20090133474A1 (en) 2009-05-28
US20040261500A1 (en) 2004-12-30
US7762121B2 (en) 2010-07-27
WO2005001420A2 (en) 2005-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101110532B1 (ko) 수소 가스 감지 방법 및 장치
CN101124476B (zh) 连续范围氢传感器
EP1552272B1 (en) Palladium-silver alloy nanowires and nanoparticle columns for use as variable-range hydrogen sensors
US8683672B2 (en) Nanomaterial-based gas sensors
KR101878343B1 (ko) 수소 가스 센서를 이용한 수소 가스 측정 방법
KR101403406B1 (ko) 공중부유형 탄소 나노와이어 기반 가스센서 및 온도센서 제조방법
US20210389264A1 (en) Gas sensor, method of manufacturing gas sensor, and fuel cell vehicle
CN109769394A (zh) 气体传感器、气体检测装置、燃料电池汽车及气体传感器的制造方法
EP3677904A1 (en) Hygroscopic sensor
KR102013825B1 (ko) 수소가스센서 및 이의 제조방법
KR20120126977A (ko) 탄소나노튜브 기반 3전극 시스템, 그 제조방법 및 이를 이용한 전기화학 바이오센서
US11692958B2 (en) Gas sensor device
CN100412517C (zh) 感测氢气的方法和装置
JP2009079960A (ja) 検出素子およびそれを用いた検出装置
RU2775201C1 (ru) Газоаналитический мультисенсорный чип на основе графена и способ его изготовления
JP5176236B2 (ja) 水素ガスセンサ及びその製造方法
CN112505109A (zh) 基于热电效应的氢气传感器设备及使用其的氢气检测方法
WO2013089652A1 (en) Method of plasma charge treatment of the gas sensitive layer of a gas sensor
CN111830099A (zh) 用于电化学传感器的高表面积电极

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee