KR101894637B1 - 이차원 전이금속 화합물 기반 pn 다이오드를 이용한 무전원 가스센서 및 그 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
일실시예에 따르면, 이차원 전이금속 화합물 기반 PN 다이오드를 이용한 무전원 가스센서 제작 방법은 기판에 제1 전극을 생성하는 단계; CVD(Chemical Vapor Deposition) 기반의 대면적 합성법을 이용하여, 상기 제1 전극이 생성된 기판에 전이금속 디칼코게나이드 물질로 P 타입 반도체 및 N 타입 반도체를 형성하는 단계; 및 상기 P 타입 반도체와 상기 N 타입 반도체가 형성된 기판에 제2 전극을 생성하는 단계를 포함한다.
Description
아래의 실시예들은 전이금속 디칼코게나이드 기반의 PN 다이오드를 이용한 무전원 가스센서 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, CVD(Chemical Vapor Deposition) 기반의 대면적 합성법을 이용하여 전이금속 디칼코게나이드 물질로 형성되는 PN 다이오드를 포함하는 무전원 가스센서에 대한 기술이다.
종래의 가스 분자 검출 센서는 가스 분자 검출 반응을 확인하기 위해 외부 전원으로부터 지속적인 전압 또는 전류가 인가되어야 하고, 타겟 가스 분자와 소재 사이의 화학적 반응을 위해 외부 전원으로부터 열 또는 광을 공급받아야 한다.
따라서, 종래의 가스 분자 검출 센서는 높은 전력 소모 및 높은 동작 온도를 필요로 하는 단점을 갖는다.
이에, 최근 외부 전원 없이도 PN 다이오드를 이용하여 가스 분자를 검출하는 무전원 가스센서에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 무전원 가스센서에 광원이 비추는 경우, PN 다이오드에는 short circuit current가 흐르게 되며, 가스 분자(예컨대, 산화가스인 NO2 또는 환원가스인 NH3)에 PN 다이오드의 이차원 물질이 노출되면, short circuit current 값의 변화가 발생된다. 무전원 가스센서는 상술한 short circuit current 값의 변화를 통하여 가스 분자를 검출할 수 있다.
이와 같은 종래의 무전원 가스센서에 포함되는 PN 다이오드는 이차원 물질 기반의 박리법을 이용하여 제작되도록 연구되고 있는 실정이다. 따라서, 무전원 가스센서에 포함되는 PN 다이오드를 제작하기 위한, 이차원 물질 기반의 박리법을 대체할 새로운 기술이 요구되고 있다.
일실시예들은 외부 전원 없이도 신속하게 가스 분자 검출이 가능한 PN 다이오드 기반의 무전원 가스센서 및 그 제작 방법을 제공한다.
구체적으로, 일실시예들은 CVD 기반의 대면적 합성법을 이용하여, 전이금속 디칼코게나이드 물질로 형성되는 PN 다이오드를 포함하는 무전원 가스센서 및 그 제작 방법을 제공한다.
일실시예에 따르면, 이차원 전이금속 화합물 기반 PN 다이오드를 이용한 무전원 가스센서 제작 방법은 기판에 제1 전극을 생성하는 단계; CVD(Chemical Vapor Deposition) 기반의 대면적 합성법을 이용하여, 상기 제1 전극이 생성된 기판에 전이금속 디칼코게나이드 물질로 P 타입 반도체 및 N 타입 반도체를 형성하는 단계; 및 상기 P 타입 반도체와 상기 N 타입 반도체가 형성된 기판에 제2 전극을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 전극이 생성된 기판에 전이금속 디칼코게나이드 물질로 P 타입 반도체 및 N 타입 반도체를 형성하는 단계는 할라이드(Halide) 계열의 리간드를 갖는 전구체(Precursor) 및 반응 물질을 이용하는 상기 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계; 및 상기 할라이드 계열의 리간드를 갖는 전구체 및 반응 물질을 이용하는 상기 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 P 타입 반도체가 형성된 기판에 상기 N 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는 상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 복수의 층들로 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전구체는 Ti, Hf, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Re, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Zn 또는 Sn 중 적어도 하나의 전이 금속을 포함할 수 있다.
상기 전구체는 TiCl4, TiF4, TiI4, HfCl4, HfCp2Me2, HfI4, Hf(CpMe)2(OMe)Me, ZrCl4, ZrI4, VCl3, VoCl3, NbCl5, TaCl5, TaF5, TaI5, MoCl5, Mo(CO)6, WCl6, WCl4, WF6, WOCl4, TcCl4, ReCl4, ReCl5, ReCl6, CoCl2, CoCp(CO)2, CoI2, Co(acac)2, CoCp2, RhCl5, IrCl3, NiCl2, Ni(acac)2, NiCp2, PdCl2, Pd(thd)2, PtCl2, ZnCl2, ZnMe2, ZnEt2, ZnI2, SnCl2, SnCl4 또는 SnI4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 반응 물질은 S, Se 또는 Te 중 적어도 하나의 칼코겐족 원소를 포함할 수 있다.
상기 반응 물질은 황파우더(Sulfur powder), 황화수소(H2S), 디에틸설파이드(Diethyl sulfide), 디메틸디설파이드(Dimethyl disulfide), 에틸메틸설파이드(Ethyl methyl sulfide), (Et3Si)2S, 셀레늄 파우더(Selenium powder), 셀레늄화수소(H2Se), 디에틸셀레나이드(Diethyl selenide), 디메틸디셀레나이드(Dimethyl diselenide), 에틸메틸셀레나이드(Ethyl methyl selenide), (Et3Si)2Se, 텔레늄 파우더(Telenium powder), 텔레늄화수소(H2Te), 디메틸텔루라이드(Dimethyl telluride), 디에틸텔루라이드(Diethyl telluride), 에틸메틸텔루라이드(Ethylmethyl telluride) 또는 (Et3Si)2Te 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는 상기 전구체 중 반응하지 않은 나머지를 제거하기 위하여, 비활성 가스를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 P 타입 반도체가 형성된 기판에 상기 N 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는 알칼리 금속염을 촉매로 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는 상기 P 타입 반도체 중 상기 제1 전극에 맞닿는 영역 상에 캡핑층(Capping layer)-상기 캡핑층은 상기 N 타입 반도체가 상기 P 타입 반도체 중 상기 제1 전극과 맞닿는 영역에 접촉되는 것을 보호함-을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극이 생성된 기판에 전이금속 디칼코게나이드 물질로 P 타입 반도체 및 N 타입 반도체를 형성하는 단계는 할라이드 계열의 리간드를 갖는 전구체 및 반응 물질을 이용하는 상기 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 N 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계; 및 상기 할라이드 계열의 리간드를 갖는 전구체 및 반응 물질을 이용하는 상기 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 P 타입 반도체가 형성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 이차원 전이금속 화합물 기반 PN 다이오드를 이용한 무전원 가스센서는 기판; 상기 기판에 생성된 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극과 맞닿도록 형성되는 P 타입 반도체; 및 상기 제2 전극과 맞닿도록 형성되는 N 타입 반도체를 포함하고, 상기 P 타입 반도체 및 상기 N 타입 반도체 각각은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 기반의 대면적 합성법을 이용하여 전이금속 디칼코게나이드 물질로 형성된다.
상기 P 타입 반도체 및 상기 N 타입 반도체 각각은 할라이드(Halide) 계열의 리간드를 갖는 전구체(Precursor) 및 반응 물질을 이용하는 상기 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질이 합성되어 형성될 수 있다.
상기 P 타입 반도체는 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질이 복수의 층들로 합성되어 형성될 수 있다.
상기 PN 다이오드는 상기 N 타입 반도체 상에 가스 분자가 흡착됨에 따라, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 개방전압의 변화를 발생시켜, 상기 가스 분자를 검출할 수 있다.
상기 무전원 가스센서는 상기 P 타입 반도체 중 상기 제1 전극에 맞닿는 영역 상에 생성되는 캡핑층(Capping layer)-상기 캡핑층은 상기 N 타입 반도체가 상기 P 타입 반도체 중 상기 제1 전극과 맞닿는 영역에 접촉되는 것을 보호함-을 더 포함할 수 있다.
일실시예들은 외부 전원 없이도 신속하게 가스 분자 검출이 가능한 PN 다이오드 기반의 무전원 가스센서 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 일실시예들은 CVD 기반의 대면적 합성법을 이용하여, 전이금속 디칼코게나이드 물질로 형성되는 PN 다이오드를 포함하는 무전원 가스센서 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 무전원 가스센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3 내지 5는 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 일실시예에 따른 무전원 가스센서의 산화가스 검출 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 무전원 가스센서의 환원가스 검출 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 무전원 가스센서를 나타낸 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3 내지 5는 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 일실시예에 따른 무전원 가스센서의 산화가스 검출 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 무전원 가스센서의 환원가스 검출 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 무전원 가스센서를 나타낸 블록도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 무전원 가스센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 무전원 가스센서(100)는 기판(110), 기판(110)에 생성된 제1 전극(120) 및 제2 전극(130), 제1 전극(120)과 맞닿도록 형성되는 P 타입 반도체(140)와 제2 전극(130)과 맞닿도록 형성되는 N 타입 반도체(150)를 포함한다.
여기서, P 타입 반도체(140) 및 N 타입 반도체(150) 각각은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 기반의 대면적 합성법을 이용하여 전이금속 디칼코게나이드 물질로 형성된다. 구체적으로, P 타입 반도체(140) 및 N 타입 반도체(150) 각각은 할라이드(Halide) 계열의 리간드를 갖는 전구체(Precursor) 및 반응 물질을 이용하는 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해 전이금속 디칼코게나이드 물질이 합성되어 형성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 5를 참조하여 기재하기로 한다.
이와 같은 P 타입 반도체(140) 및 N 타입 반도체(150)로 구성되는 PN 다이오드에 광원이 빛을 비추는 환경 아래, PN 영역(160)이 가스 분자(예컨대, 산화가스인 NO2 또는 환원가스인 NH3)에 노출되면, PN 영역(160)에는 가스 분자가 흡착되게 된다. 이에, PN 다이오드의 밴드 구조가 변화하게 되고, PN 다이오드는 제1 전극(120) 및 제2 전극(130) 사이의 개방전압(Voc)의 변화를 발생시킨다. 따라서, 개방전압의 변화가 측정됨으로써, 가스 분자가 검출될 수 있다. 이하, 무전원 가스센서(100)가 검출하는 가스 분자를 NO2 및 NH3로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 무전원 가스센서(100)는 CO, CO2, NO, TEA, HF, Sox, THF, 아세톤 또는 H2S 등의 다양한 가스 분자를 검출할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 이하, 무전원 가스센서(100)는 상술한 개방전압의 변화를 측정하여 가스 분자를 검출하는 별도의 모듈을 구비할 수 있다.
또한, 무전원 가스센서(100)는 캡핑층(170)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 캡핑층(170)은 N 타입 반도체(150)가 P 타입 반도체(140) 중 제1 전극(120)과 맞닿는 영역에 접촉되는 것을 보호하기 위하여, P 타입 반도체(140) 중 제1 전극(120)과 맞닿는 영역 상에 생성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 5를 참조하여 기재하기로 한다.
또한, 무전원 가스센서(100)에 포함되는 PN 다이오드는 N 타입 반도체(150)가 표면에 노출되도록 P 타입 반도체(140) 및 N 타입 반도체(150)의 순서로 형성되는 대신에, P 타입 반도체가 표면에 노출되도록 N 타입 반도체 및 P 타입 반도체의 순서로 형성될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
도 2는 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 3 내지 5는 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 구체적으로, 도 3은 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법에 따라, 제1 전극을 생성하고 P 타입 반도체를 형성하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 4는 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법에 따라, 캡핑층을 생성하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 5는 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법에 따라, N 타입 반도체를 형성하고, 제2 전극을 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 일실시예에 따른 무전원 가스센서 제작 방법은 도 1에 도시된 무전원 가스센서를 제작하기 위하여 무전원 가스센서 제작 시스템에 의해 수행되며, 무전원 가스센서 제작 시스템은 간략하게 제작 시스템으로 기재하기로 한다.
도 2 내지 5를 참조하면, 제작 시스템은 기판(310)에 제1 전극(320)을 생성한다(210). 구체적으로, 제작 시스템은 기판(310)에 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 이용하여, 제1 전극(320)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제작 시스템은 P++ Si/SiO2 기판(310) 상에 제1 전극(310)이 증착될 영역을 제외한 나머지 영역에 포토레지스트(Photoresist)를 배치한 뒤, 포토레지스트가 배치된 기판(310)에 Evaporator를 이용한 PVD(Physical Vapor Deposition)를 수행함으로써, Pd/Ti를 증착할 수 있다. 이어서, 제작 시스템은 기판(310)에 증착된 Pd/Ti에 대해 포토레지스트를 Acetone으로 녹이는 리프트-오프(Lift-off)를 수행함으로써, Pd/Ti 패턴으로 제1 전극(310)을 생성할 수 있다.
여기서, Pd는 후술되는 P 타입 반도체(330)와의 접촉을 위하여 사용되고, Ti는 기판(310)과 Pd와의 접착력을 높이기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 제1 전극(310)을 구성하는 물질은 이에 제한되거나 한정되지 않고, P 타입 반도체(330)와의 접촉과 기판(310)과의 접착력을 고려한 다양한 전도성 물질이 사용될 수 있다.
기판(310)에 제1 전극(320)이 생성되면, 제작 시스템은 CVD 기반의 대면적 합성법을 이용하여, 제1 전극(320)이 생성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질로 P 타입 반도체(330)를 형성한다(220).
구체적으로, 제작 시스템은 할라이드(Halide) 계열의 리간드를 갖는 전구체(Precursor) 및 반응 물질을 이용하는 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 제1 전극(320)이 생성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성함으로써, P 타입 반도체(330)를 형성할 수 있다.
이 때, 전구체는 할라이드 계열의 리간드를 갖는 Ti, Hf, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Re, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Zn 또는 Sn 중 적어도 하나의 전이 금속으로서, TiCl4, TiF4, TiI4, HfCl4, HfCp2Me2, HfI4, Hf(CpMe)2(OMe)Me, ZrCl4, ZrI4, VCl3, VoCl3, NbCl5, TaCl5, TaF5, TaI5, MoCl5, Mo(CO)6, WCl6, WCl4, WF6, WOCl4, TcCl4, ReCl4, ReCl5, ReCl6, CoCl2, CoCp(CO)2, CoI2, Co(acac)2, CoCp2, RhCl5, IrCl3, NiCl2, Ni(acac)2, NiCp2, PdCl2, Pd(thd)2, PtCl2, ZnCl2, ZnMe2, ZnEt2, ZnI2, SnCl2, SnCl4 또는 SnI4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 반응 물질은 S, Se 또는 Te 중 적어도 하나의 칼코겐족 원소로서, 파우더(Sulfur powder), 황화수소(H2S), 디에틸설파이드(Diethyl sulfide), 디메틸디설파이드(Dimethyl disulfide), 에틸메틸설파이드(Ethyl methyl sulfide), (Et3Si)2S, 셀레늄 파우더(Selenium powder), 셀레늄화수소(H2Se), 디에틸셀레나이드(Diethyl selenide), 디메틸디셀레나이드(Dimethyl diselenide), 에틸메틸셀레나이드(Ethyl methyl selenide), (Et3Si)2Se, 텔레늄 파우더(Telenium powder), 텔레늄화수소(H2Te), 디메틸텔루라이드(Dimethyl telluride), 디에틸텔루라이드(Diethyl telluride), 에틸메틸텔루라이드(Ethylmethyl telluride) 또는 (Et3Si)2Te 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제작 시스템은 220 단계에서, WCl6을 전구체로, 디에틸셀레나이드를 반응 물질로 사용하는 CVD 기반의 대면적 합성법을 통하여, 제1 전극(320)이 생성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질인 WSe2를 합성하여 P 타입 반도체(330)를 형성할 수 있다. 이하, 전이금속 디칼코게나이드 물질 WSe2이 합성되어 P 타입 반도체(330)가 형성되는 것으로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 상술한 전구체와 반응 물질로 생성되는 다양한 전이금속 디칼코게나이드 물질이 합성되어 P 타입 반도체(330)가 형성될 수 있다.
더 구체적인 예를 들면, 제작 시스템은 30sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)의 비활성 가스(예컨대, Ar)를 운반 가스로 사용하여 80도로 가열된 WCl6을 전구체로 사용하고, 25도로 가열된 3sccm의 디에틸셀레나이드를 반응 물질로 사용하는 CVD 기반의 대면적 합성법을 반응 온도 700도 및 반응 시간 3분의 환경 아래 수행함으로써, 전이금속 디칼코게나이드 물질인 WSe2로 P 타입 반도체(330)를 형성할 수 있다.
여기서, 제작 시스템은 P 타입 반도체(330)가 형성되고 난 뒤, 전구체 중 반응하지 않은 나머지가 부산물로 남는 것을 방지하기 위하여, 220 단계에서, 비활성 가스를 주입하여 전구체 중 반응하지 않은 나머지를 제거하고, P 타입 반도체(330)의 균일성(Uniformity)을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제작 시스템은 비활성 기체 H2를 5 내지 10sccm을 주입하여 전구체 중 반응하지 않은 나머지를 제거하고, Ar을 추가적으로 10 내지 20sccm 주입하여 P 타입 반도체(330)의 균일성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 전구체 및 반응 물질을 이용하는 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 제1 전극(320)이 생성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 220 단계는 특정 온도 및 비활성 가스가 주입되는 환경에서 수행되어야 하기 때문에, 진공 챔버 내에서 수행될 수 있다.
또한, 220 단계에서, 제작 시스템은 제1 전극(320)이 생성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질을 복수의 층들로 합성할 수도 있다. 예를 들어, 제작 시스템은 CVD 기반의 대면적 합성법을 통하여 1회 증착되는 두께(예컨대, 0.7nm)를 고려하여, P 타입 반도체(330)가 미리 설정된 두께(예컨대, 3nm)가 되도록 3 개의 층으로 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성함으로써, P 타입 반도체(330)의 두께를 조절할 수 있다.
이 때, 220 단계에서, 제작 시스템은 P 타입 반도체(330) 중 제1 전극(320)과 맞닿는 영역을 패턴화 시키기 위해 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제작 시스템은 PN 다이오드에 포함될 P 타입 반도체(330) 영역만이 잔여하도록 나머지 P 타입 반도체(330) 영역을 RIE(Reactive Ion Etching) 기법을 이용하여 에칭할 수 있다.
P 타입 반도체(330)가 형성되고 나면, 제작 시스템은 P 타입 반도체(330) 중 제1 전극(320)에 맞닿는 영역 상에 캡핑층(Capping layer)(410)을 생성할 수 있다(230). 여기서, 230 단계 이전에, 제작 시스템은 캡핑층(410)이 생성될 영역을 확보하기 위하여, P 타입 반도체(330)가 형성된 기판(310)에 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 230 단계에서, 제작 시스템은 Evaporator를 이용하여 1nm 두께로 Al을 P 타입 반도체(330) 중 제1 전극(320)에 맞닿는 영역 상에 증착한 뒤, ALD(Atomic Layer Deposition)를 수행함으로써, Al2O3를 증착할 수 있다. 이어서, 제작 시스템은 기판(310)에 증착된 Al2O3에 대해 리프트-오프를 수행함으로써, Al2O3 패턴으로 캡핑층(410)을 생성할 수 있다. 따라서, 이와 같이 생성되는 캡핑층(410)은 후술되는 N 타입 반도체(510)가 P 타입 반도체(330) 중 제1 전극(320)과 맞닿는 영역에 접촉되는 것을 보호할 수 있다.
캡핑층(410)이 생성되고 나면, 제작 시스템은 CVD 기반의 대면적 합성법을 이용하여, P 타입 반도체(330)와 적어도 일부분이 접합되도록 P 타입 반도체(330)가 형성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질로 N 타입 반도체(510)를 형성한다(240).
구체적으로, 제작 시스템은 할라이드 계열의 리간드를 갖는 전구체 및 반응 물질을 이용하는 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 접합되도록 P 타입 반도체(330)가 형성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성함으로써, N 타입 반도체(510)를 형성할 수 있다.
이 때, 전구체는 할라이드 계열의 리간드를 갖는 Ti, Hf, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Re, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Zn 또는 Sn 중 적어도 하나의 전이 금속으로서, TiCl4, TiF4, TiI4, HfCl4, HfCp2Me2, HfI4, Hf(CpMe)2(OMe)Me, ZrCl4, ZrI4, VCl3, VoCl3, NbCl5, TaCl5, TaF5, TaI5, MoCl5, Mo(CO)6, WCl6, WCl4, WF6, WOCl4, TcCl4, ReCl4, ReCl5, ReCl6, CoCl2, CoCp(CO)2, CoI2, Co(acac)2, CoCp2, RhCl5, IrCl3, NiCl2, Ni(acac)2, NiCp2, PdCl2, Pd(thd)2, PtCl2, ZnCl2, ZnMe2, ZnEt2, ZnI2, SnCl2, SnCl4 또는 SnI4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 반응 물질은 S, Se 또는 Te 중 적어도 하나의 칼코겐족 원소로서, 파우더(Sulfur powder), 황화수소(H2S), 디에틸설파이드(Diethyl sulfide), 디메틸디설파이드(Dimethyl disulfide), 에틸메틸설파이드(Ethyl methyl sulfide), (Et3Si)2S, 셀레늄 파우더(Selenium powder), 셀레늄화수소(H2Se), 디에틸셀레나이드(Diethyl selenide), 디메틸디셀레나이드(Dimethyl diselenide), 에틸메틸셀레나이드(Ethyl methyl selenide), (Et3Si)2Se, 텔레늄 파우더(Telenium powder), 텔레늄화수소(H2Te), 디메틸텔루라이드(Dimethyl telluride), 디에틸텔루라이드(Diethyl telluride), 에틸메틸텔루라이드(Ethylmethyl telluride) 또는 (Et3Si)2Te 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제작 시스템은 240 단계에서, MoCl5를 전구체로, 디에틸설파이드를 반응 물질로 사용하는 CVD 기반의 대면적 합성법을 통하여, P 타입 반도체(330)가 형성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질인 MoS2를 합성하여 N 타입 반도체(510)를 형성할 수 있다. 이하, 전이금속 디칼코게나이드 물질 MoS2이 합성되어 N 타입 반도체(510)가 형성되는 것으로 설명하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 상술한 전구체와 반응 물질로 생성되는 다양한 전이금속 디칼코게나이드 물질이 합성되어 N 타입 반도체(510)가 형성될 수 있다.
더 구체적인 예를 들면, 제작 시스템은 10sccm의 비활성 가스를 운반 가스로 사용하여 70도로 가열된 MoCl5를 전구체로 사용하고, 25도로 가열된 5sccm의 디에틸설파이드를 반응 물질로 사용하는 CVD 기반의 대면적 합성법을 반응 온도 700도 및 반응 시간 1분의 환경 아래 수행함으로써, 전이금속 디칼코게나이드 물질인 MoS2로 N 타입 반도체(510)를 형성할 수 있다.
여기서, 제작 시스템은 N 타입 반도체(510)가 형성되고 난 뒤, 반응 물질에 따라 잔여될 수 있는 부산물(예컨대, 탄소 성분)이 남는 것을 방지하기 위하여, 240 단계에서, 알칼리 금속염을 촉매로 사용할 수 있다. 예를 들어, 제작 시스템은 약 50mg의 NaCl을 촉매로 사용함으로써, 반응 물질에 따라 잔여될 수 있는 부산물이 잔여하는 것을 방지(제거)할 수 있다.
이와 같이 전구체 및 반응 물질을 이용하는 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, P 타입 반도체(330)가 형성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 240 단계는 특정 온도 및 알칼리 금속염을 촉매로 사용하는 환경에서 수행되어야 하기 때문에, 진공 챔버 내에서 수행될 수 있다.
또한, 240 단계에서, 제작 시스템은 220 단계에서와 동일하게, 비활성 가스를 주입하여 전구체 중 반응하지 않은 나머지를 제거하고, N 타입 반도체(510)의 균일성을 향상시킬 수 있다. 마찬가지로, 상술된 220 단계에서, 제작 시스템은 240 단계와 동일하게, 알칼리 금속염을 촉매로 사용할 수도 있다.
이 때, 240 단계에서, 제작 시스템은 P 타입 반도체(330)가 형성된 기판(310)에 전이금속 디칼코게나이드 물질을 단일 층으로 합성할 수 있다. 예를 들어, 제작 시스템은 CVD 기반의 대면적 합성법을 통하여 1회 증착되는 두께(예컨대, 0.7nm)를 고려하여, N 타입 반도체(510)가 미리 설정된 두께(예컨대, 0.7nm)가 되도록 1 개의 층으로 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성함으로써, N 타입 반도체(510)의 두께를 조절할 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, N 타입 반도체(510)는 복수의 층들로 합성할 수도 있다.
N 타입 반도체(510)가 형성되고 나면, 제작 시스템은 N 타입 반도체(510)가 형성된 기판(310)에 제2 전극(520)을 생성한다(250). 구체적으로, 제작 시스템은 기판(310)에 포토리소그래피 공정을 이용하여, 제2 전극(520)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제작 시스템은 제2 전극(520)이 생성될 영역을 확보하기 위하여, 기판(310) 상에 제2 전극(520)이 증착될 영역을 제외한 나머지 영역에 포토레지스트를 배치한 뒤, 포토레지스트가 배치된 기판(310)에 Evaporator를 이용한 PVD를 수행함으로써, Au/Ti를 증착할 수 있다. 이어서, 제작 시스템은 PN 다이오드에 포함될 PN 영역을 패턴화 시키기 위해 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제작 시스템은 PN 다이오드에 포함될 PN 영역만이 잔여하도록 나머지 N 타입 반도체(510) 영역을 RIE 기법을 이용하여 에칭할 수 있다.
여기서, 제2 전극(520)을 구성하는 물질은 이에 제한되거나 한정되지 않고, N 타입 반도체(510)와의 접촉과 기판(310)과의 접착력을 고려한 다양한 전도성 물질이 사용될 수 있다.
이상, PN 다이오드는 N 타입 반도체(510)가 표면에 노출되도록 P 타입 반도체(330) 및 N 타입 반도체(510)의 순서로 형성되는 경우를 설명하였으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, P 타입 반도체가 표면에 노출되도록 N 타입 반도체 및 P 타입 반도체의 순서로 형성될 수도 있다.
이러한 경우, 무전원 가스센서는 다음과 같은 순서로 제작될 수 있다.
1. 기판에 제1 전극 생성
2. 제1 전극이 생성된 기판에 N 타입 반도체 형성
3. 캡핑층 생성
4. N 타입 반도체가 형성된 기판에 P 타입 반도체 형성
5. P 타입 반도체가 형성된 기판에 제2 전극 생성
이와 같은 제작 공정의 각 단계는 도 3 내지 5를 참조하여 상술한 공정의 각 세부 단계와 동일하게 수행됨으로써, P 타입 반도체가 표면에 노출되도록 N 타입 반도체 및 P 타입 반도체의 순서로 형성되는 PN 다이오드를 포함하는 무전원 가스센서 역시, PN 다이오드에 광원이 빛을 비추는 환경 아래, PN 영역에 가스 분자가 흡착되는 경우, 제1 전극 및 제2 전극 사이의 개방전압의 변화를 측정하여 가스 분자를 검출할 수 있다.
다만, 도 2 내지 5를 참조하여 설명한 공정에 따라 제작된 무전원 가스센서는 PN 다이오드 상 N 타입 반도체 영역에 가스 분자가 흡착되는 반면, P 타입 반도체가 표면에 노출되도록 N 타입 반도체 및 P 타입 반도체의 순서로 형성되는 PN 다이오드를 포함하는 무전원 가스센서는 P 타입 반도체 영역에 가스 분자가 흡착된다는 점이 상이하다.
또한, 캡핑층이 P 타입 반도체가 N 타입 반도체 중 제1 전극과 맞닿는 영역에 접촉되는 것을 보호하기 위하여, N 타입 반도체 중 제1 전극과 맞닿는 영역 상에 생성된다는 점이 상이하다.
도 6은 일실시예에 따른 무전원 가스센서의 산화가스 검출 결과를 나타낸 도면이고, 도 7은 일실시예에 따른 무전원 가스센서의 환원가스 검출 결과를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 7을 참조하면, 도 2 내지 5를 참조하여 상술한 제작 공정을 거쳐 제작된 무전원 가스센서는 PN 다이오드에 광원이 빛을 비추는 환경 아래, PN 영역에 가스 분자가 흡착됨에 응답하여, 제1 전극 및 제2 전극 사이의 개방전압의 변화를 발생시킴으로써, 가스 분자를 검출할 수 있다.
이 때, 무전원 가스센서는 가스 분자에 노출되지 않으며 광원이 빛을 비추는 환경 아래 측정되는 short circuit current를 기준 short circuit current로 설정함으로써, PN 다이오드의 PN 영역에 가스 분자가 흡착되는 경우, 기준 short circuit current에 대한 short circuit current 값의 변화로 가스 분자를 검출할 수 있다.
예를 들어, 무전원 가스센서가 산화가스인 NO2에 노출되는 경우, NO2는 N 타입 반도체에 흡착되게 되고, N 타입 반도체의 carrier density가 감소하게 된다. 이에, 도 6과 같이 PN 다이오드의 short circuit current 값인 |Jsc| 값이 감소하기 때문에, 무전원 가스센서는 short circuit current 값의 변화로 NO2를 검출할 수 있다.
더 구체적인 예를 들면, 상온에서 NO2 500ppm 환경 아래 PN 영역은 도 6의 (a) 그래프와 같이 38%의 반응도를 보인다. 이 때, 반응 속도로, t_response는 52s, t_recovery는 837s로 나타났다. 여기서, 상온에서 NO2의 농도가 증가할수록 반응도는 도 6의 (b)와 같이 증가할 수 있다. 무전원 가스센서에서 50ppm의 NO2에 대한 반응도는 15%, 100ppm의 NO2에 대한 반응도는 20%, 200ppm의 NO2에 대한 반응도는 30%로 나타나며, 검출 한계는 50ppm으로 확인된다.
다른 예를 들면, 무전원 가스센서가 환원가스인 NH3에 노출되는 경우, NH3는 N 타입 반도체에 흡착되게 되고, N 타입 반도체의 carrier density가 증가하게 된다. 이에, 도 7과 같이 PN 다이오드의 short circuit current 값인 |Jsc| 값이 증가하기 때문에, 무전원 가스센서는 short circuit current 값의 변화로 NH3를 검출할 수 있다.
더 구체적인 예를 들면, 상온에서 NH3 500ppm 환경 아래 PN 영역은 도 7의 (a) 그래프와 같이 130 내지 150%의 반응도를 보인다. 이 때, 반응 속도로, t_response는 151s, t_recovery는 486s로 나타났다. 여기서, 상온에서 NH3의 농도가 증가할수록 반응도는 도 7의 (b)와 같이 증가할 수 있다. 무전원 가스센서에서 10ppm의 NH3에 대한 반응도는 53%, 20ppm의 NH3에 대한 반응도는 63%, 50ppm의 NH3에 대한 반응도는 74%, 200ppm의 NH3에 대한 반응도는 100%로 나타났다.
도 8은 일실시예에 따른 무전원 가스센서를 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 일실시예에 따른 무전원 가스센서는 기판(810), 기판(810)에 생성된 제1 전극(820) 및 제2 전극(830), 제1 전극(820)과 맞닿도록 형성되는 P 타입 반도체(840)와 제2 전극(830)과 맞닿도록 형성되는 N 타입 반도체(850)를 포함한다.
제1 전극(820) 및 제2 전극(830)은 포토리소그래피 공정 기반의 PVD를 이용하여 기판(810)에 생성될 수 있다.
P 타입 반도체(840) 및 N 타입 반도체(850) 각각은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 기반의 대면적 합성법을 이용하여 전이금속 디칼코게나이드 물질로 형성된다.
구체적으로, P 타입 반도체(840) 및 N 타입 반도체(850) 각각은 할라이드(Halide) 계열의 리간드를 갖는 전구체(Precursor) 및 반응 물질을 이용하는 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 전이금속 디칼코게나이드 물질이 합성되어 형성될 수 있다.
이 때, 전구체는 할라이드 계열의 리간드를 갖는 Ti, Hf, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Re, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Zn 또는 Sn 중 적어도 하나의 전이 금속으로서, TiCl4, TiF4, TiI4, HfCl4, HfCp2Me2, HfI4, Hf(CpMe)2(OMe)Me, ZrCl4, ZrI4, VCl3, VoCl3, NbCl5, TaCl5, TaF5, TaI5, MoCl5, Mo(CO)6, WCl6, WCl4, WF6, WOCl4, TcCl4, ReCl4, ReCl5, ReCl6, CoCl2, CoCp(CO)2, CoI2, Co(acac)2, CoCp2, RhCl5, IrCl3, NiCl2, Ni(acac)2, NiCp2, PdCl2, Pd(thd)2, PtCl2, ZnCl2, ZnMe2, ZnEt2, ZnI2, SnCl2, SnCl4 또는 SnI4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 반응 물질은 S, Se 또는 Te 중 적어도 하나의 칼코겐족 원소로서, 파우더(Sulfur powder), 황화수소(H2S), 디에틸설파이드(Diethyl sulfide), 디메틸디설파이드(Dimethyl disulfide), 에틸메틸설파이드(Ethyl methyl sulfide), (Et3Si)2S, 셀레늄 파우더(Selenium powder), 셀레늄화수소(H2Se), 디에틸셀레나이드(Diethyl selenide), 디메틸디셀레나이드(Dimethyl diselenide), 에틸메틸셀레나이드(Ethyl methyl selenide), (Et3Si)2Se, 텔레늄 파우더(Telenium powder), 텔레늄화수소(H2Te), 디메틸텔루라이드(Dimethyl telluride), 디에틸텔루라이드(Diethyl telluride), 에틸메틸텔루라이드(Ethylmethyl telluride) 또는 (Et3Si)2Te 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, P 타입 반도체(840)는 WCl6을 전구체로, 디에틸셀레나이드를 반응 물질로 사용하는 CVD 기반의 대면적 합성법을 통하여, 전이금속 디칼코게나이드 물질인 WSe2이 합성되어 형성될 수 있다. 여기서, P 타입 반도체(840)가 형성되는 과정에서, 비활성 가스가 주입되어 전구체 중 반응하지 않은 나머지를 제거하고, P 타입 반도체(840)의 균일성을 향상시킬 수 있다. 이 때, P 타입 반도체(840)는 전이금속 디칼코게나이드 물질이 복수의 층들로 합성되어 형성될 수도 있다.
다른 예를 들면, N 타입 반도체(850)는 MoCl5를 전구체로, 디에틸설파이드를 반응 물질로 사용하는 CVD 기반의 대면적 합성법을 통하여, 전이금속 디칼코게나이드 물질인 MoS2이 합성되어 형성될 수 있다. 여기서, N 타입 반도체(850)가 형성되는 과정에서, 알칼리 금속염이 촉매로 사용되어 반응 물질에 따라 잔여될 수 있는 부산물이 남는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 무전원 가스센서는 캡핑층을 더 포함할 수 있다. 캡핑층은 P 타입 반도체(840) 중 제1 전극(820)과 맞닿는 영역 상에 생성되어, N 타입 반도체(850)가 P 타입 반도체(840) 중 제1 전극(820)과 맞닿는 영역에 접촉되는 것을 보호할 수 있다.
이와 같이 형성되는 P 타입 반도체(840) 및 N 타입 반도체(850)로 구성되는 PN 다이오드는 N 타입 반도체(850) 상에 가스 분자가 흡착됨에 따라, 제1 전극(820) 및 제2 전극(830) 사이의 개방전압의 변화를 발생시켜 가스 분자를 검출할 수 있다.
이상, N 타입 반도체(850)가 표면에 노출되도록 P 타입 반도체(840) 및 N 타입 반도체(850)의 순서로 형성되는 PN 다이오드를 포함하는 무전원 가스센서에 대해 설명하였으나, 무전원 가스센서는 P 타입 반도체가 표면에 노출되도록 N 타입 반도체 및 P 타입 반도체의 순서로 형성되는 PN 다이오드를 포함할 수도 있다. 이러한 경우 역시, 무전원 가스센서의 구성부가 생성/형성되는 각 세부 단계는 N 타입 반도체의 형성 단계 및 P 타입 반도체의 형성 단계의 순서가 뒤바뀌는 것을 제외하고, 상술한 공정의 각 세부 단계와 동일하게 수행될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (16)
- 이차원 전이금속 화합물 기반 PN 다이오드를 이용한 무전원 가스센서 제작 방법에 있어서,
기판에 제1 전극을 생성하는 단계;
할라이드(Halide) 계열의 리간드를 갖는 전구체(Precursor) 및 반응 물질을 이용하는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 제1 전극이 생성된 기판에 P 타입 반도체로 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계;
상기 P 타입 반도체 중 상기 제1 전극에 맞닿는 영역 상에 캡핑층(Capping layer)-상기 캡핑층은 N 타입 반도체가 상기 P 타입 반도체 중 상기 제1 전극과 맞닿는 영역에 접촉되는 것을 보호함-을 생성하는 단계;
상기 할라이드 계열의 리간드를 갖는 전구체 및 반응 물질을 이용하는 상기 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 P 타입 반도체가 형성된 기판에 상기 N 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계; 및
상기 P 타입 반도체와 상기 N 타입 반도체가 형성된 기판에 제2 전극을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는
상기 전구체 중 반응하지 않은 나머지를 제거하기 위하여, 비활성 가스를 주입하는 단계
를 더 포함하며,
상기 P 타입 반도체가 형성된 기판에 상기 N 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는
상기 반응 물질에 따른 부산물이 잔여하는 것을 방지하기 위해, 알칼리 금속염을 촉매로 사용하는 단계
를 더 포함하는 무전원 가스센서 제작 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는
상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 복수의 층들로 합성하는 단계
를 포함하는 무전원 가스센서 제작 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전구체는
Ti, Hf, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Re, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Zn 또는 Sn 중 적어도 하나의 전이 금속을 포함하는, 무전원 가스센서 제작 방법. - 제4항에 있어서,
상기 전구체는
TiCl4, TiF4, TiI4, HfCl4, HfCp2Me2, HfI4, Hf(CpMe)2(OMe)Me, ZrCl4, ZrI4, VCl3, VoCl3, NbCl5, TaCl5, TaF5, TaI5, MoCl5, Mo(CO)6, WCl6, WCl4, WF6, WOCl4, TcCl4, ReCl4, ReCl5, ReCl6, CoCl2, CoCp(CO)2, CoI2, Co(acac)2, CoCp2, RhCl5, IrCl3, NiCl2, Ni(acac)2, NiCp2, PdCl2, Pd(thd)2, PtCl2, ZnCl2, ZnMe2, ZnEt2, ZnI2, SnCl2, SnCl4 또는 SnI4 중 적어도 하나를 포함하는, 무전원 가스센서 제작 방법. - 제1항에 있어서,
상기 반응 물질은
S, Se 또는 Te 중 적어도 하나의 칼코겐족 원소를 포함하는, 무전원 가스센서 제작 방법. - 제6항에 있어서,
상기 반응 물질은
황파우더(Sulfur powder), 황화수소(H2S), 디에틸설파이드(Diethyl sulfide), 디메틸디설파이드(Dimethyl disulfide), 에틸메틸설파이드(Ethyl methyl sulfide), (Et3Si)2S, 셀레늄 파우더(Selenium powder), 셀레늄화수소(H2Se), 디에틸셀레나이드(Diethyl selenide), 디메틸디셀레나이드(Dimethyl diselenide), 에틸메틸셀레나이드(Ethyl methyl selenide), (Et3Si)2Se, 텔레늄 파우더(Telenium powder), 텔레늄화수소(H2Te), 디메틸텔루라이드(Dimethyl telluride), 디에틸텔루라이드(Diethyl telluride), 에틸메틸텔루라이드(Ethylmethyl telluride) 또는 (Et3Si)2Te 중 적어도 하나를 포함하는, 무전원 가스센서 제작 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 이차원 전이금속 화합물 기반 PN 다이오드를 이용한 무전원 가스센서 제작 방법에 있어서,
기판에 제1 전극을 생성하는 단계;
할라이드 계열의 리간드를 갖는 전구체 및 반응 물질을 이용하는 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 제1 전극이 생성된 기판에 N 타입 반도체로 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계;
상기 N 타입 반도체 중 상기 제1 전극이 맞닿는 영역에 캡핑층-상기 캡핑층은 P 타입 반도체가 상기 N 타입 반도체 중 상기 제1 전극과 맞닿는 영역에 접촉되는 것을 보호함-을 생성하는 단계;
상기 할라이드 계열의 리간드를 갖는 전구체 및 반응 물질을 이용하는 상기 CVD 기반의 대면적 합성법에 의해, 상기 N 타입 반도체가 형성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계; 및
상기 N 타입 반도체와 상기 P 타입 반도체가 형성된 기판에 제2 전극을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 전극이 생성된 기판에 상기 N 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는
상기 반응 물질에 따른 부산물이 잔여하는 것을 방지하기 위해, 알칼리 금속염을 촉매로 사용하는 단계
를 더 포함하며,
상기 N 타입 반도체가 형성된 기판에 상기 P 타입 반도체로 상기 전이금속 디칼코게나이드 물질을 합성하는 단계는
상기 전구체 중 반응하지 않은 나머지를 제거하기 위하여, 비활성 가스를 주입하는 단계
를 더 포함하는 무전원 가스센서 제작 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20240072719A (ko) | 2022-11-17 | 2024-05-24 | 인하대학교 산학협력단 | 나노프리즘을 이용한 가스센서 제작방법 및 이를 이용한 가스센서 |
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| KR20180055117A (ko) | 2018-05-25 |
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