KR102246230B1 - 수소 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서는, 상면에 양극(Anode) 및 음극(Cathod)이 마련되는 플렉시블 기판; 상기 플렉시블 기판의 상기 상면 상에서 상기 양극과 연결되는 실리콘 박막; 상기 음극과 연결되어 상기 실리콘 박막의 상면과 접하고, 수소 기체와 반응하는 감지부를 포함한다.
Description
본 발명은 공기 중의 수소 기체를 감지하는 수소 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
수소 에너지는 석유·석탄의 대체 에너지원으로서의 수소를 의미한다. 주로 물을 연료로 하여 획득되는 수소 에너지는, 연소하더라도 연기를 뿜지 않는 등 미래의 청정 에너지원으로서 중요성이 커지고 있다. 에너지원 이외의 용도에 있어서도, 수소는 석유 정제 시설이나 반도체 제조 및 제약공정 등 다양하게 이용될 수 있다.
그러나 수소는 폭발 위험이 있기 때문에 이용이나 가공시 주의를 요한다. 특히, 수소의 농도가 4%를 초과할 경우에 폭발의 위험이 커지기 때문에, 조기에 수소의 누수를 감지하기 위한 수소 센서의 개발이 필수적이다. 이를 바탕으로 최근에는 저비용/고성능의 수소 센서 개발이 활발히 이루어지고 있다.
플렉시블(Flexible) 수소 센서는 무게가 가볍고, 기계적인 충격에 강하여, 모바일 기기등에 적용 가능하다. 이러한 플렉시블 수소 센서의 일 예로는 카본나노튜브를 이용한 플렉시블 수소 센서, 팔라듐 나노튜브 기반 수소 센서 등이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 플렉시블 기판의 상면 상에 실리콘 박막이 전사됨으로써 구현되는 수소 센서 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서는, 상면에 양극(Anode) 및 음극(Cathod)이 마련되는 플렉시블 기판; 상기 플렉시블 기판의 상기 상면 상에서 전사(Transfer)되고, 상기 양극과 연결되는 실리콘 박막; 및 상기 음극과 연결되어 상기 실리콘 박막의 상면과 접하고, 수소 기체와 반응하는 감지부를 포함한다.
또한, 상기 감지부는, 팔라듐(Palladium)으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 감지부는, 상기 실리콘 박막의 상기 상면에서 상기 실리콘 박막을 가로지르도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 감지부는, 소정의 폭을 가지고, 소정의 간격만큼 이격되어 상기 실리콘 박막을 가로지르는 복수의 감지 라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 감지부와 반응하는 상기 수소 기체의 농도에 따라 상기 수소 센서의 내부 전류 또는 저항 중 적어도 하나가 변화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 제조 방법은, 플렉시블 기판의 상면에 실리콘 박막을 전사(Transfer)하는 단계; 상기 실리콘 박막의 상면에 접하도록 감지부를 증착하는 단계; 및 상기 실리콘 박막과 연결되는 양극(Anode) 및 상기 감지부와 연결되는 음극(Cathod)을 상기 플렉시블 기판의 상기 상면에 증착하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 감지부를 증착하는 단계는, 팔라듐(Palladium)으로 구성되는 상기 감지부를 상기 실리콘 박막의 상기 상면에 증착할 수 있다.
또한, 상기 감지부를 증착하는 단계는, 상기 실리콘 박막의 상기 상면에서 상기 실리콘 박막을 가로지르도록 상기 감지부를 증착할 수 있다.
또한, 상기 감지부를 증착하는 단계는, 소정의 폭을 가지고, 소정의 간격만큼 이격되어 상기 실리콘 박막을 가로지르도록 복수의 감지 라인을 증착할 수 있다.
또한, SOI(Silicon-on-Insulator) 기판 상면에 마련되는 실리콘 필름층을 식각하는 단계; 불산 용액을 이용하여 상기 SOI 기판 중 상기 실리콘 필름층 하면의 산화물층을 용해시키는 단계; 및 상기 식각된 실리콘 필름층을 스탬핑(Stamping)하여 상기 실리콘 박막을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 수십 나노 두께의 단결정 실리콘 박막을 플렉시블 기판에 전사함으로써, 다이오드형 플렉시블 수소 센서를 구현할 수 있다. 이를 통해, 무게가 가볍고, 기계적인 충격에 강건하며, 저전력을 구현함으로써 모바일 기기 등에 적용 가능한 수소 센서의 제조가 가능할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서가 수소 기체를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서 제조 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 전류-전압 측정 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 수소 기체 농도 별 감도 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 수소 기체 농도 별 소비 전력 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 낮은 수소 기체 농도에서의 감도 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 벤딩 횟수 별 감도 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 습도 별 감도 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 기체 종류 별 감도 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서가 수소 기체를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서 제조 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 전류-전압 측정 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 수소 기체 농도 별 감도 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 수소 기체 농도 별 소비 전력 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 낮은 수소 기체 농도에서의 감도 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 벤딩 횟수 별 감도 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 습도 별 감도 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 기체 종류 별 감도 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서는 공기 중의 수소 기체와 반응하여, 수소 기체의 존재 및 수소 기체의 농도를 감지하는 장치를 의미할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서는 플렉시블 기판 상에 다이오드로 구현되어, 모바일 장치 또는 웨어러블 장치 등 다양하게 적용될 수 있다.
플렉시블 수소 센서 중의 하나로 카본나노튜브에 의해 구현되는 수소 센서가 있다. 그러나, 이러한 수소 센서는 감지 감도와 반응 속도가 낮아 실사용에 적용하기 어렵다.
또 다른 예로, 팔라듐 나노튜브 기반 플렉시블 수소 센서가 있다. 이는 수소 기체와 반응할 때 높은 민감도를 가지나, 제조 시 습식 공정이 필수적으로 수반되어야 하므로, 제조되는 수소 센서의 안정성이 떨어지고, 대량 생산에 어려움이 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서는 플렉시블 기판의 상면 상에 실리콘 박막이 전사됨으로써 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 플렉시블 기판(110), 실리콘 박막(120), 감지부(130), 및 양극(140)과 음극(150)을 포함할 수 있다.
플렉시블 기판(110)은 벤딩(Bending), 즉 휘어지는 특성을 가지는 기판으로서, 폴리이미드, 폴리에스터, 유리, 실리콘 등에 의해 제조될 수 있다. 일 실시예에 따른 플렉시블 기판(110)은 플라스틱 기판을 SU-8 코팅함으로써 제조될 수 있다.
실리콘 박막(120)은 나노미터(nm) 단위의 두께를 가지는 박막으로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따른 실리콘 박막(120)은 수십 나노 미터, 바람직하게는 50nm 의 두께로 제조될 수 있다.
또한, 실리콘 박막(120)은 SOI(Silicon-on-Insulator) 기판으로부터 획득될 수 있다. 일 실시예에 따른 실리콘 박막(120)은 SOI 기판의 최상위 층인 단결정 실리콘 필름층을 식각함으로써 획득될 수 있다.
이렇게 제조된 실리콘 박막(120)은 플렉시블 기판(110)의 상면 상에 전사(Transfer)됨으로써 마련될 수 있다. 일 실시예에 따른 실리콘 박막(120)은 플렉시블 기판(110)의 상면에 폴리머를 이용하여 전사될 수 있다. 전사가 완료되면, 실리콘 박막(120)이 전사된 플렉시블 기판(110)의 SU-8에 대해 자외선 노광을 통한 큐어링(Curing)을 수행할 수도 있다.
감지부(130)는 대기 중의 수소 기체와 반응하도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 일 실시예에 따른 감지부(130)는 수소와의 반응성이 높은 팔라듐(Palladium)으로 구현될 수 있다.
또한, 감지부(130)는 수소와 반응하는 표면적을 증가시키기 위해, 복수의 감지 라인(131)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 복수의 감지 라인(131) 각각은 소정의 폭을 가지고, 인접하는 감지 라인(131)으로부터 소정의 간격만큼 이격되어 마련될 수 있다.
이렇게 제조된 감지부(130)는 실리콘 박막(120)의 상면에 접하도록 증착될 수 있다. 그 결과, 감지부(130)와 실리콘 박막(120) 사이에 계면이 형성될 수 있다.
양극(Anode; 150)과 음극(Cathod; 140)은 플렉시블 기판(110)의 상면에 증착될 수 있다. 일 실시예에 따른 양극(150) 및 음극(140)은 옴 접촉(Ohmic Contact)을 위해 알루미늄으로 증착될 수 있다. 이 때, 양극(150)은 실리콘 박막(120)과 연결되고, 음극(140)은 감지부(130)와 연결될 수 있다.
이를 통해, 수소 센서(100) 내부의 전류가 흐를 수 있고, 전류의 변화 또는 저항의 변화를 기초로 대기 중의 수소 기체의 존재 및 수소 기체의 농도를 감지할 수 있다. 이하에서는 수소 센서(100)가 수소 기체를 감지하는 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서가 수소 기체를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
수소 센서(100)는 대기 상태에서 역전압으로 구동되며, 실리콘 박막(120)과 감지부(130) 사이의 계면에 Conduction Band인 Ec와 Fermi Level인 Ef의 차이만큼의 높은 쇼트키 장벽(Shottky Barrier)가 형성될 수 있다. 그 결과, 수소 센서(100)는 대기 상태에서 pW 단위의 낮은 전력을 소모할 수 있다.
이 후, 수소 센서(100)가 대기 중의 수소 기체(H2)에 노출되면, 수소 기체가 수소 원자(2H)의 형태로 분화된 상태에서 감지부(130) 내부로 확산되면서, 극화 된 팔라듐 하이드라이드(PdHx)가 형성될 수 있다. 이를 통해, 실리콘 박막(120)과 감지부(130) 사이에 형성된 쇼트키 장벽의 높이를 낮추고, 결과적으로 노출된 수소 기체의 농도에 비례하여 수소 센서(100) 내부에 흐르는 전류가 증가하고 저항이 감소할 수 있다. 이렇게 변화하는 전류 및 저항을 확인함으로써, 대기 중의 수소 기체의 존재와 농도를 감지할 수 있다.
지금까지는 수소 센서(100)의 구성 및 수소 농도를 감지하는 방법에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서 제조 방법의 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서 제조 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 먼저 SOI 기판으로부터 실리콘 박막(120)을 획득할 수 있다(S100). 구체적으로, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 SOI 기판으로부터 실리콘 박막(120)을 획득할 수 있다. 실리콘 박막(120)을 획득하는 과정은 도 4의 (a), (b) 및 (c)에 도시된다.
도 4의 (a)를 참조하면, SOI 기판 LS은 실리콘 기판 L1, 실리콘 기판의 상면에 적층되는 산화물층(Buried Oxide Layer) L2, 및 산화물층 상면에 적층되는 실리콘 필름층 L3으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 획득하고자 하는 실리콘 박막(120)의 크기에 대응되도록, 실리콘 필름층 L3에 현상 및 식각 공정을 수행할 수 있다.
그 다음, 도 4의 (b)와 같이, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 불산 용액을 통해 산화물층 L2을 용해시킬 수 있다. 그 결과, 식각된 실리콘 필름층 L3이 실리콘 기판 L1으로부터 해제(Release)되고, 실리콘 필름층 L3은 실리콘 기판 L1 상에 반데르발스(Van der Waals) 힘에 의해 결합될 수 있다.
마지막으로, 도 4의 (c)와 같이, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 폴리(dimethysiloxane) 스탬프를 이용하여 실리콘 필름층 L3를 실리콘 기판 L1으로부터 분리할 수 있다. 이렇게 분리된 실리콘 필름층 L3의 각각의 실리콘 필름은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서(100)에서의 실리콘 박막(120)일 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 실리콘 박막(120)의 획득 후, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 플렉시블 기판(110)의 상면에 실리콘 박막(120)을 전사할 수 있다(S110). 구체적으로, 도 4의 (d)와 같이, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 폴리머를 이용하여 실리콘 박막(120)을 플렉시블 기판(110)의 상면에 전사할 수 있다.
아울러, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 실리콘 박막(120)이 전사된 플렉시블 기판(110)의 SU-8에 대해 자외선 노광을 통한 큐어링(Curing)을 수행할 수도 있다.
그 다음, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 실리콘 박막(120)의 상면에 접하도록 감지부(130)를 증착할 수 있다(S120). 구체적으로, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 수소와의 반응성이 높은 팔라듐을 실리콘 박막(120)의 상면에 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 및 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 중 적어도 하나에 의해 증착함으로써 감지부(130)를 형성할 수 있다.
도 4의 (e)를 참조하면, 증착된 감지부(130)는 실리콘 박막(120)의 상면에서 실리콘 박막(120)을 가로지르도록 마련될 수 있다. 또한, 수소 기체와 반응하는 표면적을 증가시키기 위해, 감지부(130)는 실리콘 박막(120)을 가로지르는 복수의 감지 라인(131)을 포함할 수 있으며, 복수의 감지 라인(131) 각각은 소정의 폭을 가지고, 인접하는 감지 라인(131)으로부터 소정의 간격만큼 이격되어 마련될 수 있다.
마지막으로, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 실리콘 박막(120)과 연결되는 양극(150) 및 감지부(130)와 연결되는 음극(140)을 플렉시블 기판(110)의 상면에 증착할 수 있다(S130). 구체적으로, 도 4의 (f)와 같이, 일 실시예에 따른 수소 센서(100) 제조 방법은 옴 접촉(Ohmic Contact)을 위해 알루미늄을 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 및 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 중 적어도 하나에 의해 증착함으로써 양극(150) 및 음극(140)을 증착할 수 있다.
지금까지는 수소 센서(100)의 제조 방법에 대해 설명하였다. 이하에서는, 상술한 방법에 따라 제조된 수소 센서(100)의 성능에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 전류-전압 측정 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 수소 기체 농도 별 감도 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 수소 기체 농도 별 소비 전력 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 낮은 수소 기체 농도에서의 감도 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 수소 센서의 벤딩 횟수 별 감도 그래프이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 습도 별 감도 그래프이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 센서의 기체 종류 별 감도 그래프이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)가 역전압에서 안정적으로 1E-10 A의 대기 전류가 흐름을 확인할 수 있다. 또한, 도 5의 (b)를 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)가 공기 상태에 비해 0.5%의 수소 기체에 노출되었을 때, 역전압에서 높은 전류가 흐름을 확인할 수 있다.
이하에서는 성능 확인에 이용되는 수소 센서(100)가 도 5의 실시예를 따름을 전제로 설명한다.
수소 기체의 다양한 농도와 관련하여, 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 다양한 수소 농도에 대하여 역전압 -1V, -2V, -3V 각각에서 큰 변화 없이 일정한 감도를 유지할 수 있다.
소비 전력 관련하여, 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 수소 기체가 존재하지 않는 대기 상태에서는 500 pW의 전력을 소비하고, 수소 기체가 감지될 때 수 nW의 전력을 소비할 수 있다.
낮은 수소 기체 농도와 관련하여, 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 최소 50ppm의 저농도의 수소 기체를 감지할 수 있다.
벤딩 횟수와 관련하여, 도 9의 (a)와 같이, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)를 제조 시의 평면(Flat) 상태에서 곡률 20mm까지 1000번, 10000번 반복 굽힘 테스트한 후, 벤딩(Bending) 전후의 성능 변화를 확인하였다. 도 9의 (b)를 참조하면, 일 실시에에 따른 수소 센서(100)는 벤딩 전후에 특별한 성능 저하가 발견되지 않음을 확인할 수 있다.
습도와 관련하여, 도 10의 (a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 상대 습도(RH)가 20% 이상일 때 감도가 70%정도로 하락하였으나, 상대 습도가 80%로 상승하여도 감도가 일정하게 유지될 수 있다. 아울러, 도 10의 (b)를 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 습도와 무관하게, 일정한 감지 속도를 가질 수 있다.
기체의 종류와 관련하여, 도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)를 다양한 방해 기체와의 반응성 테스트를 수행하였다. 방해 기체의 농도는 미국 노동청 (Department of Labor, United States) 에서 정한 최소 노출 허용치 기준(PELS, Permissible Exposure Limits)을 기준으로 결정하였다. 그 결과, 수소의 최저 폭발 농도(4%)를 고려했을 때, 일 실시예에 따른 수소 센서(100)는 다른 기체들에 비해 수소 기체에 대하여 감도가 높게 형성되므로, 수소 기체에 대한 높은 선택성을 확인할 수 있다.
상술한 수소 센서 및 그 제조 방법은, 수십 나노 두께의 단결정 실리콘 박막을 플렉시블 기판에 전사함으로써, 다이오드형 플렉시블 수소 센서를 구현할 수 있다. 이를 통해, 무게가 가볍고, 기계적인 충격에 강건하며, 저전력을 구현함으로써 모바일 기기 등에 적용 가능한 수소 센서의 제조가 가능할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 수소 센서
110: 플렉시블 기판
120: 실리콘 박막
130: 감지부
131: 감지 라인
140: 음극
150: 양극
110: 플렉시블 기판
120: 실리콘 박막
130: 감지부
131: 감지 라인
140: 음극
150: 양극
Claims (10)
- 수소 센서로서,
상면에 양극(Anode) 및 음극(Cathod)이 마련되는 플렉시블 기판;
상기 플렉시블 기판의 상기 상면 상에서 전사(Transfer)되고, 상기 양극과 연결되는 실리콘 박막; 및
상기 음극과 연결되어 상기 실리콘 박막의 상면과 접하고, 수소 기체와 반응하는 감지부를 포함하되,
상기 감지부는, 상기 실리콘 박막 및 상기 감지부 사이에 형성되는 쇼트키 장벽(Schottky Barrier)의 높이가 상기 수소 센서 주변에 상기 수소 기체의 존재 여부에 따라 변경됨에 기초하여 상기 수소 기체를 감지하는
수소 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 감지부는,
팔라듐(Palladium)으로 구성되는
수소 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 감지부는,
상기 실리콘 박막의 상기 상면에서 상기 실리콘 박막을 가로지르도록 마련되는
수소 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 감지부는,
소정의 폭을 가지고, 소정의 간격만큼 이격되어 상기 실리콘 박막을 가로지르는 복수의 감지 라인을 포함하는
수소 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 감지부와 반응하는 상기 수소 기체의 농도에 따라 상기 수소 센서의 내부 전류 또는 저항 중 적어도 하나가 변화하는
수소 센서, - 수소 센서의 제조 방법으로서,
플렉시블 기판의 상면에 실리콘 박막을 전사(Transfer)하는 단계;
상기 실리콘 박막의 상면에 접하도록 감지부를 증착하는 단계; 및
상기 실리콘 박막과 연결되는 양극(Anode) 및 상기 감지부와 연결되는 음극(Cathod)을 상기 플렉시블 기판의 상기 상면에 증착하는 단계를 포함하고,
상기 감지부가 상기 실리콘 박막 및 상기 감지부 사이에 형성되는 쇼트키 장벽(Schottky Barrier)의 높이가 상기 수소 센서 주변에 상기 수소 기체의 존재 여부에 따라 변경됨에 기초하여 상기 수소 기체를 감지하는 수소 센서의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 감지부를 증착하는 단계는,
팔라듐(Palladium)으로 구성되는 상기 감지부를 상기 실리콘 박막의 상기 상면에 증착하는
수소 센서의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 감지부를 증착하는 단계는,
상기 실리콘 박막의 상기 상면에서 상기 실리콘 박막을 가로지르도록 상기 감지부를 증착하는
수소 센서의 제조 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 감지부를 증착하는 단계는,
소정의 폭을 가지고, 소정의 간격만큼 이격되어 상기 실리콘 박막을 가로지르도록 복수의 감지 라인을 증착하는
수소 센서의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
SOI(Silicon-on-Insulator) 기판 상면에 마련되는 실리콘 필름층을 식각하는 단계;
불산 용액을 이용하여 상기 SOI 기판 중 상기 실리콘 필름층 하면의 산화물층을 용해시키는 단계; 및
상기 식각된 실리콘 필름층을 스탬핑(Stamping)하여 상기 실리콘 박막을 획득하는 단계를 더 포함하는
수소 센서의 제조 방법.
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