KR101299079B1 - Ｖ형 트렌치 적용 나노선 센서 - Google Patents

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Abstract

본원은 V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼; 및, 상기 V형 트렌치 구조 내에 형성된 나노선의 네트워크를 포함하는, V형 트렌치 나노선 센서에 관한 것이다.

Description

Ｖ형 트렌치 적용 나노선 센서{V-TYPE TRENCH NANOWIRE SENSOR}
본원은, V형 트렌치를 적용한 나노선 센서에 관한 것이다.
나노선을 이용한 센서의 재료로 산화주석(SnO2) 및 산화아연(ZnO) 등의 금속산화물, 실리콘(Si), 질화갈륨(GaN), 탄소나노튜브(Carbon nanotube) 등이 사용되었다. 종래의 나노선 센서는 기본적으로 1차원인 나노선을 기판 상에 성장시키거나 증착 또는 물리적 및 화학적으로 흡착시킴으로써 제조되었다. 그 중에서도, 가스 센서용으로 금속산화물 나노선이 전기적·화학적 감지 특성이 우수함이 알려져, 센서로 이용하기 위한 연구가 있었으나, 상업적인 응용에 필요한 센서의 특성에 미치지 못한 것들이 많았다.
종래에는 기본적으로 감지부가 평면상에 1차원적으로 형성된 단일 나노선만을 이용한 센서 또는 평면상에 2차원적으로 형성된 복수개의 나노선 센서 형태로 제조되었다. 그러나 이와 같이 제조된 소자들은 특성 면에서 만족스럽지 않으며, 따라서 감응 특성 등을 개선하기 위해 추가적인 히터 등을 구비해야 하고, 측정시 저항의 변화량이 미세함에 따라 고가의 정밀 측정장비를 연결해 사용하는 것이 필요하다.
이러한 센서 소자의 성능은 신호들을 전달하는 나노선 네트워크 수준에 따라 달라진다. 따라서, 상업적으로 사용가능한 센서를 제조하기 위해서는 3차원으로 복수개의 나노선을 형성하는 등의 구조적인 변경을 통해, 보다 높은 정도의 감지능을 달성하는 것이 필요하다. 결론적으로, 기존의 1차원 및 2차원의 금속산화물 나노선 구조가 아닌, 3차원 금속산화물 네트워크 구조를 가지는 센서의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 10-1003649호에서는, 금속산화물 나노선 센서 및 그 제조방법이 개시되고 있다. 산화아연 나노선을 기판 상에 형성된 트렌치 구조물에 형성하여 나노선 어레이를 구성하고, 이를 센서로 이용한 것이다. 상기 언급한 3차원 금속산화물 네트워크 구조를 가지는 센서는 기존의 센서에 비해 보다 개량된 특성들을 제공하나, 그 구조에 있어서, 트렌치의 형상이 직각 형상을 가지고 있어 감지하고자 하는 가스의 감지부로의 확산이 용이하지 않고, 트렌치의 입구 부분에 나노선의 형성이 집중되어 다량의 나노선 네트워크를 형성하기 힘든 점이 있다. 나노선 센서의 감도 등의 특성들은 나노선 네트워크의 양에 의존하는 바, 직각 형태로 구성된 트렌치의 구조를 개선하여 다량의 나노선 네트워크를 형성함으로써, 저항의 변화를 최대로 이끌어내어 특성을 개선할 필요가 있다. 또한, 다량의 3차원 나노선 네트워크에 기반하는 센서의 저항 변화 폭이 커짐에 따라, 감지능력의 향상을 위해 필요했던 트렌치 하부의 히터 등을 제거함으로써, 센서의 구조를 단순화하여 제조 비용을 낮출 필요가 있다.
이에 본원은, V형 트렌치 구조를 형성하고, 상기 V형 트렌치 구조 내에 나노선 네트워크가 형성된 센서 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본원은 실리콘 기판상에 대량의 센서 플랫폼을 패터닝하고, 나노선 성장시간을 단축시킨 간단한 공정을 도입하여 다량의 3차원 나노선 네트워크를 V형 트렌치 내부에 형성함으로써, 제조 단가가 저렴하고, 대량 생산이 용이하며, 감응 특성이 향상된 V형 트렌치 적용 나노선 센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 기술한 과제로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼; 및, 상기 V형 트렌치 구조 내측면 및 그 주변부에 형성된 나노선의 네트워크를 포함하는, V형 트렌치 적용 나노선 센서를 제공한다.
본원의 제 2 측면은, V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼을 형성하는 단계; 및, 상기 V형 트렌치 구조 내에 나노선의 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는, V형 트렌치 나노선 센서의 제조 방법을 제공한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제 해결 수단에 의해 본원은 V형 트렌치 내측면 및 그 주변부에 복수개의 나노선 접합이 형성되고, 좌우 전극 사이에 3차원의 나노선 네트워킹이 형성됨에 따라, 형성되는 나노선의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 나노선의 양이 증가함에 따라 가스와의 접촉으로 인해 생기는 저항 변화를 전달하기 위한 전자 전달이 보다 효율적으로 이루어지고, 측정 대상 가스에 직접적으로 접촉하는 나노선의 표면적이 대폭 증가한다. 이와 같이, 본원의 V형 트렌치 적용 나노선 센서는 V형 구조로 인하여 측정 대상 가스의 확산이 용이해져 센서의 감도·재현성·신뢰성 등의 제반 특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 특성의 향상에 따라, 기존의 센서에 포함되던 히터를 사용하지 않을 수 있으며, 나노선과 가스의 접촉시 저항의 변화가 증가함에 따라 고가의 측정장비를 포함하지 않을 수 있다. 또한, 반도체 공정을 적용하여 대량으로 센서를 제조할 수 있어, 센서의 제조단가를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 V형 트렌치 적용 나노선 센서의 단면도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 각각 V형 트렌치 산화주석 나노선 센서, 직각형 트렌치 산화주석 나노선 센서, 열증발법으로 증착한 산화주석 나노선 센서, 다기공성 산화주석 입자를 사용하여 제조된 센서 각각의 감응(Response) 특성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 트렌치 간격별로 종으로 나열된 V형 트렌치 적용 나노선 센서의 단면 및 상부에서 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 V형 트렌치에 산화주석 나노선 네트워크의 형성에 있어서, 산화주석 나노선의 성장 시간에 따라 형성된 나노선 네트워크 양을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 V형 트렌치의 폭을 30㎛로 하여 제조한 산화주석 나노선 센서를 사용하여 300℃에서 NO2 가스에 대한 감응 특성 그래프이다.
도 6은 본원의 일 구현예에 따른 산화주석 나노선에 Pd 나노입자를 형성한 센서의 NO2 가스에 대한 시간-저항 그래프와 NO2 가스 농도-민감도 특성 그래프이다.
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 산화주석 나노선에 Au 나노입자를 형성한 센서의 NO2 가스에 대한 시간-저항 그래프와 NO2 가스 농도-민감도 특성 그래프이다.
도 8은 본원의 일 구현예에 따른 산화주석 나노선에 Pd 나노입자를 형성한 것을 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 9는 본원의 일 구현예에 따른 산화주석 나노선에 Au 나노입자를 형성한 것을 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원의 제 1 측면은, V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼; 및, 상기 V형 트렌치 내측면 및 그 주변부에 형성된 나노선의 네트워크를 포함하는, V형 트렌치 나노선 센서를 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 V형 트렌치 구조는 트렌치의 단면이 V형이거나 트렌치의 내측면이 경사진 것을 포함하는 구조일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노선은 금속산화물을 포함하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 나노선은 SnO2(tin oxide), ZnO(zinc oxide), In2O3(indium oxide), ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), MgO(magnesium oxide), Al2O3(aluminum oxide) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 금속산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노선은 상기 금속산화물에 담지된 금속 나노입자를 추가 포함하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속 나노입자는 Pd, Au, Pt, Ag 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 담지된 금속 나노입자는 상기 금속산화물에 고착된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속 나노입자는 감마선 조사, 자외선 조사, 또는 진공 증착에 의하여 상기 금속산화물에 고착된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 센서 플랫폼은 상기 V형 트렌치 구조 상에 형성된 절연층을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 절연층은 SiO2, Al2O3, Si3N4, AlN 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 절연층은 공지된 모든 방법을 통해 형성될 수 있으며, 예를 들어, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition), MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), 스퍼터(sputter), 솔-젤(sol-gel), 산화(oxidation), 증발(evaporation) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 센서 플랫폼은 V형 트렌치, 상기 V형 트렌치 구조 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 상에 형성된 전극층, 상기 전극층 상에 형성된 촉매층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 2 측면은, V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼을 형성하는 단계; 및, 상기 V형 트렌치 구조 내에 나노선의 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는, V형 트렌치 나노선 센서의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노선은 금속산화물을 포함하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼을 형성하는 단계는, 기재 상에 V형 트렌치 구조를 형성하고, 상기 V형 트렌치 구조의 내측면 및 외면에 전극층을 형성하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전극층은 백금(Pt), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 질화티타늄(TiN) 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 V형 트렌치 구조 내에 나노선의 네트워크를 형성하는 단계는, 상기 V형 트렌치 구조 상에 상기 나노선 성장용 촉매층을 형성하고, 상기 촉매층 상에 상기 나노선을 성장시켜 상기 나노선의 네트워크를 형성하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 트렌치 구조 내에 나노선의 네트워크를 형성하는 단계는, 상기 형성된 나노선 상에 금속 나노입자를 담지하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 상기 전극층 또는 상기 촉매층은 각각 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition), MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), 스퍼터(sputter), 솔-젤(sol-gel) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노선은 상기 트렌치 구조 내에 VLS(Vapor-Liquid-Solid) 증착법에 의하여 상기 금속산화물을 포함하는 나노선을 성장시켜 성형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본원의 일 구현예를 도 1을 참조하여 설명하나, 본원의 기술개념에 해당하는 것이면 어떤 형태이든지 응용 가능하므로, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본원의 일 구현예에 따른 상기 V형 트렌치 적용 나노선 센서(미도시)는, 기판(110); 상기 기판(110)을 식각 및 패터닝하여 형성된 V형 트렌치(120); 상기 V형 트렌치(120) 상에 형성된 SiO2 등의 산화물 절연층(130); 상기 절연층(130) 상에 형성된 하부 전극층(140); 상기 하부 전극층(140) 상에 형성된 상부 전극층(150); 상기 상부 전극층(150) 상에 형성된 촉매층(160); 상기 촉매층(160) 상에 형성된 나노선 네트워크(170)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1에서와 같이, 상기 V형 트렌치 적용 나노선 센서에 감지 회로(미도시)를 추가하여 전기적으로 연결해 센서 시스템을 구성하고, 전원을 인가한 다음, 상기 V형 트렌치 적용 나노선 센서에 감지하고자 하는 임의의 가스를 센서에 흘려주게 되면, 상기 가스가 V형 트렌치 내부로 용이하게 확산되고, 확산된 가스는 대량의 나노선에 흡착되어 나노선의 저항이 변화되며, 복수개 이상의 나노선 접합으로 구성된 나노선 네트워크의 수 많은 전기적 경로(electrical pathway)를 따라 변화된 저항이 상기 감지 회로에 전달되어, 최종적으로 센싱이 이루어진다.
이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
V형 트렌치 적용 나노선 센서의 제조
(a) V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼을 형성하는 단계
먼저, 웨이퍼에 V형 트렌치(trench)를 형성하고, 트렌치 상부에 전극층 및 촉매층을 형성하는 과정이다. P-type이며, B 원소로 도핑되어 있고, 결정 구조가 <100>인 Si 웨이퍼를 준비하였다. 상기 웨이퍼의 상부 표면에 포지티브(Positive) 포토레지스트(photoresist, PR)을 SPM-Cleaning 및 Aligner(MA-6 II)을 사용해서 도포하였다. 마스크(mask) #1를 사용하여 상기 웨이퍼 상에 V형태로 PR을 부분 현상하여 패터닝하고, 식각 장비(WET-STATION WS-18A)를 이용하여 V형 트렌치 구조로서 식각하였다. 형성된 트렌치의 폭은 30 ㎛이며, 깊이는 30 ㎛이었다. 상기 웨이퍼를 용매에 넣고 초음파를 10분간 처리하여 PR을 제거(stripping)하였다. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD) 기기 내에 상기 웨이퍼를 위치시키고 상기 Si 웨이퍼의 상부 표면에 300 nm 두께의 SiO2 절연층을 형성하였다. 이어서, 상기 웨이퍼의 상부 표면에 Negative PR을 SPM-Cleaning 및 Aligner(MA-6 II)을 사용하여 도포하였다. 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 트렌치에 전극층을 형성하는 과정에 있어서, 먼저 Pt 층을 200 nm 두께로 형성하고, Pt 층 상부에 Ti 층을 50 nm 두께로 형성하였다. 이어서, 마스크(mask) #3를 사용하여 웨이퍼 상의 촉매층 영역에 위치한 PR을 부분 현상하여 패터닝하고 식각 장비(WET-STATION WS-18A)를 사용하여 식각하였다. 스퍼터링법에 의해 전극층의 상부에 Au 촉매층을 3 nm 두께로 형성시켰다. 상기 웨이퍼를 용매에 넣고 초음파를 10분간 처리하여 PR을 제거(stripping) 하였다.
(b) V형 트렌치 구조 내에 나노선 네트워크를 형성하는 단계
이이서, 상기 웨이퍼에 기상-액상-고상법(Vapor-Liquid-Solid, 이하 VLS법)으로 나노선을 성장시키는 과정이다. 석영관을 포함하는 전기로를 준비하고, 석영관 내부에 상기 과정이 진행된 웨이퍼를 위치시켰다. 나노선 성장시 소스(source)가 되는 Sn 분말을 상기 웨이퍼의 V형 트렌치로부터 1 cm 떨어진 곳에 위치시켰다. 나노선 성장 과정 동안에, 상기 석영관 내부로 N2와 O2 가스가 혼합된 가스를 흘려주었다. 상기 혼합된 가스의 흐름 방향은 상기 Sn 분말로부터 웨이퍼 방향이다. 나노선 성장을 상기 석영관 내부에 위치한 웨이퍼에서 시작하였다. 나노선 성장시 상기 석영관 내부의 온도를 900℃로 설정하였으며, 성장 시간은 5분으로 하였다. 상기 나노선 성장이 끝나고 웨이퍼를 방치하여 온도를 감소시켰다. V형 트렌치에 산화주석(SnO2) 나노선 네트워크가 형성되었다. 상기 과정을 거쳐 V형 트렌치 적용 나노선 센서가 제조되었다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 V형 트렌치 산화주석 나노선 센서(SnO2 NW in V-type trench), 직각형 트렌치 산화주석 나노선 센서(Bridging SnO2 NW), 열증발법으로 증착한 산화주석 나노선 센서(SnO2 NW by thermal evaporation), 다기공성 산화주석 입자를 사용하여 제조된 센서(SnO2 mesoporous powder) 각각의 감응(Response) 특성을 나타낸 도면이다. 각각의 감응 수치는 113, 30, 10, 5를 의미한다. 본원에서 제공하는 V형 트렌치 적용 나노선 센서가 다른 방식으로 제조된 센서에 비해 상대적으로 감응 특성이 우수함을 보였다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 트렌치 간격별로 종으로 나열된 V형 트렌치 적용 나노선 센서의 단면 및 상부에서 관찰한 주사전자현미경 사진이다. 트렌치의 폭을 각각 10, 20, 30, 40, 50, 80 ㎛로 하여 센서 플랫폼을 제조하고, 상기 V형 트렌치 상에 형성된 촉매층 상에 VLS성장법으로 산화주석 나노선 네트워크를 성장시켰다. 주사전자현미경 상으로 트렌치의 폭이, 예를 들어, 10 내지 40 ㎛, 또는 20 내지 30 ㎛ 인 경우에 형성된 나노선 네트워크의 양이 가장 많았다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 V형 트렌치에 산화주석 나노선 네트워크의 형성에 있어서, 산화주석 나노선의 성장 시간에 따라 형성된 나노선 네트워크 양을 보여주는 주사전자현미경 사진이다. 구체적으로, 트렌치의 폭과 깊이를 30 ㎛로 하고 산화주석 나노선을 VLS 성장법으로써 각각 1분, 3분, 5분, 10분간 성장시켰다.
도 5는 본원의 일 구현예에 따른 V형 트렌치의 폭을 30 ㎛로 하여 제조한 산화주석 나노선 센서를 사용하여 300℃에서 NO2 가스에 대한 감응 특성 그래프이다. 1 내지 50 ppm의 매우 작은 NO2 가스 농도에도 불구하고, 상기 V형 트렌치 적용 나노선 센서의 감응 특성이 우수함을 확인할 수 있다.
도 6은 본원의 일 구현예에 따른 산화주석 나노선에 Pd 나노입자를 형성한 센서의 NO2 가스에 대한 시간-저항 그래프와 NO2 가스 농도-민감도 특성 그래프이다. 도 6(a)에서 보여지는 것과 같이, 상기 센서의 시간에 대한 저항 변화가 즉각적으로 이루어지고 있으며, 가스의 농도에 비례하여 민감하게 저항이 변하는 것을 알 수 있다. 도 6(b)에서 보여지는 것과 같이, 민감도(감응) 특성이 NO2 가스 농도에 비례하여 선형적으로 증가하고 있다.
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 산화주석 나노선에 Au 나노입자를 형성한 센서의 NO2 가스에 대한 시간-저항 그래프와 NO2 가스 농도-민감도 특성 그래프이다. 도 7(a)에서 보여지는 것과 같이, 실험은 200℃에서 실시되었고, 상기 센서의 시간에 대한 저항 변화가 즉각적으로 이루어지고 있으며, 가스의 농도에 비례하여 민감하게 저항이 변하는 것을 알 수 있다. 도 7(b)에서 보여지는 것과 같이, 민감도(감응) 특성이 NO2 가스 농도에 비례하여 선형적으로 증가하고 있다.
도 8은 본원의 일 구현예에 따른 산화주석 나노선에 Pd 나노입자를 형성한 것을 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다. 도 8(a)에서 보여지는 것과 같이, Pd 나노입자가 상기 산화주석 나노선 표면에 견고하게 지지되고 있으며, 균일하게 분포하고 있고, 평균 직경이 약 10 nm 임을 관찰할 수 있다. 도 8(b)에서 보여지는 것과 같이, 형성된 Pd 나노입자의 결정구조가 전자선 투과에 의해 관찰되고 있다.
도 9는 본원의 일 구현예에 따른 산화주석 나노선에 Au 나노입자를 형성한 것을 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다. 도 9(a)에서 보여지는 것과 같이, Au 나노입자가 상기 산화주석 나노선 표면에 견고하게 지지되고 있으며, 균일하게 분포하고 있고, 평균 직경이 약 15 nm 임을 관찰할 수 있다. 도 9(b)에서 보여지는 것과 같이, 형성된 Au 나노입자의 결정구조가 전자선 투과에 의해 관찰되고 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 기판
120 : V형 트렌치
130 : 절연층
140 : 하부 전극층
150 : 상부 전극층
160 : 촉매층
170 : 나노선 네트워크

Claims (10)

  1. V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼; 및,
    상기 V형 트렌치 구조 내측면 및 그 주변부에 금속산화물을 포함하여 형성된 나노선의 네트워크를 포함하는, V형 트렌치 나노선 센서.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노선은 상기 금속산화물에 담지된 금속 나노입자를 추가 포함하여 형성된 것인, V형 트렌치 나노선 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 플랫폼은 상기 V형 트렌치 구조 상에 형성된 절연층을 추가 포함하는 것인, V형 트렌치 나노선 센서.
  5. V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼을 형성하는 단계; 및,
    상기 V형 트렌치 구조 내에 나노선의 네트워크를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 V형 트렌치 구조 내에 나노선의 네트워크를 형성하는 단계는, 상기 V형 트렌치 구조 상에 상기 나노선 성장용 촉매층을 형성하고, 상기 촉매층 상에 상기 나노선을 성장시켜 상기 나노선의 네트워크를 형성하는 것을 포함하는 것인, V형 트렌치 나노선 센서의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 나노선은 금속산화물을 포함하여 형성된 것인, V형 트렌치 나노선 센서의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 V형 트렌치 구조를 포함하는 센서 플랫폼을 형성하는 단계는, 기재 상에 V형 트렌치 구조를 형성하고, 상기 V형 트렌치 구조의 내측면 및 외면에 전극층을 형성하는 것을 포함하는 것인, V형 트렌치 나노선 센서의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 트렌치 구조 내에 나노선의 네트워크를 형성하는 단계는, 상기 형성된 나노선 상에 금속 나노입자를 담지하는 것을 추가 포함하는 것인, V형 트렌치 나노선 센서의 제조 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 촉매층은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition), MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), 스퍼터(sputter), 솔-젤(sol-gel) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 형성되는 것인, V형 트렌치 나노선 센서의 제조 방법.
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