KR20160096764A - 이산화탄소 가스 센서 - Google Patents

이산화탄소 가스 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20160096764A
KR20160096764A KR1020150018033A KR20150018033A KR20160096764A KR 20160096764 A KR20160096764 A KR 20160096764A KR 1020150018033 A KR1020150018033 A KR 1020150018033A KR 20150018033 A KR20150018033 A KR 20150018033A KR 20160096764 A KR20160096764 A KR 20160096764A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing layer
carbon dioxide
metal element
electrode
metal
Prior art date
Application number
KR1020150018033A
Other languages
English (en)
Inventor
이형근
박강현
강현태
최낙진
Original Assignee
한국전자통신연구원
부산대학교 산학협력단
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 한국전자통신연구원, 부산대학교 산학협력단 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020150018033A priority Critical patent/KR20160096764A/ko
Publication of KR20160096764A publication Critical patent/KR20160096764A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
    • G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

이산화탄소 가스 센서를 제공한다. 가스 센서는, 기판 상에 서로 이격되어 제공되는 제1 전극 및 제2 전극, 및 상기 기판 상에 제공되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 덮는 감지층을 포함한다. 상기 감지층은 아래의 화학식으로 표현되는 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물을 포함한다.
[화학식]
AB2O4
여기서, A는 +2의 산화수(oxidation number)를 갖는 제1 금속 원소이고, B는 +3의 산화수를 갖는 제2 금속 원소이다.

Description

이산화탄소 가스 센서{CARBON DIOXIDE GAS SENSOR}
본 발명은 이산화탄소 가스 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 산화물을 이용한 이산화탄소 가스 센서에 관한 것이다.
가스 센서에 대한 연구는 오래 전부터 이루어져 왔으며, 현재 광학식, 전기화학식, 반도체식, 접촉연소식, 표면 음향파 (surface acoustic wave) 방식 등의 다양한 방식의 가스 센서가 상용화되고 있다. 측정하고자 하는 가스의 흡광 영역대의 투과도의 변화를 활용하는 비분산 적외선 가스센서, 감지 가스에 의해 발생하는 이온으로 인한 화학포텐셜 차이를 이용하는 전기화학식 가스센서, 감지 소재에 흡착되는 가스의 산화/환원 반응 등으로 인한 전도성 변화를 이용하는 반도체식 가스센서, 감지 물질에 흡착된 가스에 의한 표면파 전송 속도 변화 측정을 통한 표면 음향파 방식 가스 센서 등의 다양한 가스 센서가 활용되고 있다.
이산화탄소를 감지하는 가스 센서 중 저가의 센서 시장은 고체전해질 기반의 전기화학식 센서가 사용되고 있다. 고체전해질 상에 일정 간격으로 떨어져 있는 감지전극과 기준전극을 제작하고, 500도 이상의 온도에서 가스 농도에 따라 발생하는 이온으로 인한 화학 포텐셜 차이를 이용하여 가스 농도를 결정하게 된다. 다만, 이 방식은 고체전해질의 낮은 이온 전도도의 향상을 위해 높은 온도의 작동 조건이 필요하다.
본 발명의 일 기술적 과제는 낮은 구동 전력을 갖는 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 낮은 비용으로 대량 생산이 가능한 이산화탄소 감지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 이산화탄소 가스 센서는, 기판 상에 서로 이격되어 제공되는 제1 전극 및 제2 전극; 및 상기 기판 상에 제공되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 덮는 감지층을 포함할 수 있다. 상기 감지층은 아래의 화학식으로 표현되는 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
[화학식]
AB2O4
여기서, A는 +2의 산화수(oxidation number)를 갖는 제1 금속 원소이고, B는 +3의 산화수를 갖는 제2 금속 원소이다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 원소 및 상기 제2 금속 원소는 각각 4족 내지 12족의 전이금속 원소일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 감지층은 상기 금속 산화물 내에 도핑된 첨가물을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 첨가물은 1족 금속 원소, 2족 금속 원소, 또는 전이금속 원소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 첨가물은 상기 제1 및 제2 금속 원소들에 대하여 0.1 at% 내지 10at%의 비율로 도핑될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 첨가물은 Ba, Pd, Pt, Au, Ru, Rh, Ta, Nb, Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 원소와 상기 제2 금속 원소는 서로 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 원소는 2가의 산화수를 갖는 코발트(Co+2)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 금속 원소는 3가의 산화수를 갖는 코발트(Co+3)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 산화물은 Co3O4일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 감지층은 상기 금속 산화물 내에 도핑된 첨가물을 더 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물은 Co3O4이고, 상기 첨가물은 바륨(Ba)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 산화물은 50℃ 내지 250℃의 온도에서 이산화탄소와 반응할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, AB2O4의 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물을 포함하는 감지층은 약 50℃ 내지 약 250℃의 온도에서 이산화탄소 가스와 반응할 수 있다. 즉, 상기 감지층을 포함하는 이산화탄소 가스 센서는 낮은 온도(약 50℃ 내지 약 250℃)에서 동작이 가능하여 낮은 구동 전력을 가질 수 있다.
더하여, 본 발명의 개념에 따른 이산화탄소 가스 센서는 서로 이격되어 제공되는 제1 전극 구조체 및 제2 전극 구조체 사이에 상기 감지층이 제공되는 단순한 구조를 가질 수 있고, 이에 따라, 저비용으로 대량생산이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 가스 센서의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 가스 센서의 가스 감지 원리를 설명하기 위한 도면으로, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'에 대응하는 단면도이다.
도 4는 150℃의 동작 온도에서 Co3O4의 이산화탄소 감지결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 200℃의 동작 온도에서 Co3O4의 이산화탄소 감지결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 가스 센서의 동작 온도에 따른 Co3O4의 이산화탄소 감지결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실험예1의 방법으로 제조된 Co3O4의 X선 회절(XRD) 분석 결과이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 가스 센서의 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 전극 구조체(E1) 및 제2 전극 구조체(E2)가 서로 이격되어 제공될 수 있다. 상기 기판(100)은 일 예로, 실리콘 기판 또는 알루미나(Alumina) 기판일 수 있다.
상기 제1 전극 구조체(E1)는 상기 제1 전극 구조체(E1)에 전압을 인가하기 위한 콘택(미도시)이 제공되는 제1 전극 패드(106), 상기 제1 전극 패드(106)로부터 제1 방향(D1)으로 연장되는 제1 연결부(108), 및 상기 제1 연결부(108)로부터 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되는 복수 개의 제1 전극들(110)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극들(110) 각각은 상기 제1 연결부(108)로부터 상기 제2 방향(D2)으로 연장되는 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 전극들(110)은 상기 제1 연결부(108)의 일 측(108s)에 제공될 수 있다. 상기 제1 전극들(110)은 상기 제1 방향(D1)으로 서로 이격되어 배열될 수 있고, 상기 제1 연결부(108)는 상기 제1 전극들(110)을 서로 연결할 수 있다.
상기 제2 전극 구조체(E2)는 상기 제2 전극 구조체(E2)에 전압을 인가하기 위한 콘택(미도시)이 제공되는 제2 전극 패드(116), 상기 제2 전극 패드(116)로부터 상기 제1 방향(D1)으로 연장되는 제2 연결부(118), 및 상기 제2 연결부(118)로부터 상기 제1 방향(D1)에 교차하고 상기 제2 방향(D2)에 반평행한 제3 방향(D3)으로 연장되는 복수 개의 제2 전극들(120)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극들(120) 각각은 상기 제2 연결부(118)로부터 상기 제3 방향(D3)으로 연장되는 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 상기 제2 전극들(120)은 상기 제2 연결부(118)의 일 측(118s)에 제공될 수 있다. 상기 제2 전극들(120)은 상기 제1 방향(D1)으로 서로 이격되어 배열될 수 있고, 상기 제2 연결부(118)는 상기 제2 전극들(110)을 서로 연결할 수 있다.
상기 제1 연결부(108)의 상기 일 측(108s) 및 상기 제2 연결부(118)의 상기 일 측(118s)은 서로 마주할 수 있다. 즉, 상기 제1 전극들(110) 및 상기 제2 전극들(120)은, 상기 제1 연결부(108)의 상기 일 측(108s) 및 상기 제2 연결부(118)의 상기 일 측(118s) 사이에서, 상기 제1 방향(D1)을 따라 교대로 그리고 반복적으로 배치될 수 있다. 서로 인접하는 상기 제1 전극(110) 및 상기 제2 전극(120) 사이에 갭 영역(130)이 정의될 수 있다. 상기 갭 영역(130)은 서로 인접하는 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 사이의 상기 기판(100)의 상면, 상기 제1 전극(110)의 일 측벽, 및 상기 제1 전극(110)의 상기 일 측벽과 마주하는 상기 제2 전극(120)의 일 측벽에 의해 정의될 수 있다. 상기 갭 영역(130)은 상기 제2 방향(D2)(또는 상기 제3 방향(D3))으로 연장될 수 있다.
상기 제1 전극 구조체(E1) 및 상기 제2 전극 구조체(E2)는 도전 물질(일 예로, 백금(Pt) 또는 금(Au))을 포함할 수 있다.
상기 기판(100) 상에 상기 제1 전극들(110) 및 상기 제2 전극들(120)을 덮는 감지층(140)이 제공될 수 있다. 상기 감지층(140)은 상기 갭 영역(130)을 채울 수 있다.
상기 감지층(140)은 아래의 화학식으로 표현되는 스피넬(spinel) 구조를 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
[화학식]
AB2O4
여기서, A는 +2의 산화수(oxidation number)를 갖는 제1 금속 원소이고, B는 +3의 산화수를 갖는 제2 금속 원소일 수 있다. 상기 제1 금속 원소 및 상기 제2 금속 원소는 각각 4족 내지 12족의 전이금속 원소일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 원소와 상기 제2 금속 원소는 서로 같을 수 있다. 일 예로, 상기 제1 금속 원소는 +2의 산화수를 갖는 코발트(Co+2)일 수 있고, 상기 제2 금속 원소는 +3의 산화수를 갖는 코발트(Co+3)일 수 있다. 상기 감지층(140)은 일 예로, Co3O4를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 감지층(140)은 아래의 실험예1의 방법으로 제조된 금속 산화물(Co3O4)를 상기 기판(100) 상에 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물(Co3O4)은, 일 예로, 스크린 프린팅(screen printing), 잉크 젯 프린팅(inkjet printing), 또는 드롭 코팅(drop-coating) 방법을 이용하여 상기 기판(100) 상에 제공될 수 있고, 이 후, 약 300℃ 내지 500℃에서 약 1시간 내지 약 10시간 동안 열처리될 수 있다.
[실험예1] - Co3O4의 제조 방법
30mL의 1-옥탄올(1-onctanol)이 담긴 용기에 1.4mmol의 코발트 퍼클로레이트 헥사하이드레이트(cobalt(II) perchlorate hexahydrate)를 녹여 용액을 제조하였다. 상기 용액을 60℃로 가열한 후, 상기 가열된 용액 내에 2mmol의 올레일아민(oleylamine)과 1mL의 물을 주입하였다. 이 후, 상기 용액을 160℃에서 4시간 교반하여 상기 용액 내에 고체 상태의 Co3O4를 합성하였다. 물과 에탄올(ethanol)을 이용하여 상기 고체 상태의 Co3O4를 세척하고, 상온에서 건조하여 Co3O4를 제조하였다.
도 7은 실험예1의 방법으로 제조된 Co3O4의 X선 회절(XRD) 분석 결과이다. 도 7을 참조하면, 상술한 실험예1에 따라 제조된 Co3O4의 시성 분석 결과를 확인할 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상기 감지층(140)은 상기 금속 산화물 내에 도핑된 첨가물을 더 포함할 수 있다. 상기 첨가물은 1족 금속 원소, 2족 금속 원소, 또는 전이금속 원소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 첨가물은 바륨(Ba)일 수 있다. 다른 예로, 상기 첨가물은 Pd, Pt, Au, Ru, Rh, Ta, Nb, Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 첨가물은 상기 금속 산화물 내의 상기 제1 및 제2 금속 원소들에 대하여 약 0.1 at% 내지 약 10at%의 비율로 도핑될 수 있다. 상기 감지층(140)은 일 예로, 바륨(Ba)이 도핑된 Co3O4를 포함할 수 있다. 이 경우, Co3O4 내의 코발트(Co) 원자에 대한 바륨(Ba)의 비율은 약 0.1 at% 내지 약 10at%일 수 있다.
일 예로, 상기 감지층(140)은 아래의 실험예2의 방법으로 제조된, 바륨(Ba)이 도핑된 금속 산화물(Co3O4)를 상기 기판(100) 상에 제공함으로써 형성될 수 있다. 바륨(Ba)이 도핑된 상기 금속 산화물(Co3O4)은, 일 예로, 스크린 프린팅(screen printing), 잉크 젯 프린팅(inkjet printing), 또는 드롭 코팅(drop-coating) 방법을 이용하여 상기 기판(100) 상에 제공될 수 있고, 이 후, 약 300℃ 내지 500℃에서 약 1시간 내지 약 10시간 동안 열처리될 수 있다.
[실험예2] - 바륨(Ba)이 도핑된 Co3O4의 제조 방법
실험예1에서 제조된 Co3O4에 바륨 카보네이트(barium carbonate)를 혼합한 후, 막자 사발에 넣고 잘 섞이도록 갈아주었다. 이 때, Co3O4 내의 코발트(Co) 원자에 대한 바륨(Ba)의 비율은 약 0.1 at% 내지 약 10at%이다. 상기 혼합물을 전기로에 넣고 880℃에서 24시간 동안 열처리하여 바륨(Ba)이 도핑된 Co3O4를 제조하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 가스 센서의 가스 감지 원리를 설명하기 위한 도면으로, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'에 대응하는 단면도이다. 도 4는 150℃의 동작 온도에서 Co3O4의 이산화탄소 감지결과를 나타내는 그래프이고, 도 5는 200℃의 동작 온도에서 Co3O4의 이산화탄소 감지결과를 나타내는 그래프이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 가스 센서의 동작 온도에 따른 Co3O4의 이산화탄소 감지결과를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 상기 감지층(140)이 제공된 상기 기판(100) 상에 이산화탄소 가스가 제공되는 경우, 상기 감지층(140) 내 상기 금속 산화물이 이산화탄소 가스와 반응하여 상기 감지층(140) 내에 금속 카보네이트(142)가 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물은, 상기 제1 및 제2 금속 원소들의 종류에 따라, 약 50℃ 내지 약 250℃의 온도에서 이산화탄소 가스와 반응할 수 있다. 즉, 상기 감지층(140)을 포함하는 이산화탄소 가스 센서는 약 50℃ 내지 약 250℃의 동작 온도를 가질 수 있다. 상기 금속 카보네이트(142)는 상기 제1 금속 원소 및 상기 제2 금속 원소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 카보네이트(142)에 의해 상기 감지층(140)의 전기 저항이 변할 수 있다. 상기 감지층(140)의 저항 변화율은 공기 중 이산화탄소의 농도에 의존할 수 있다.
도 4 내지 도 6에서, 상기 감지층(140)의 상기 저항 변화율(response, R)은 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
[수학식]
R=(Rg-Ra)/Ra*100
여기서, Rg는 상기 감지층(140)이 이산화탄소 가스에 노출되는 경우 상기 감지층(140)의 저항이고, Ra는 상기 감지층(140)이 공기 중에 노출되는 경우 상기 감지층(140)의 저항이다.
도 4를 참조하면, 상기 감지층(140)이 Co3O4를 포함하고, 상기 감지층(140)이 150℃의 동작 온도에서 이산화탄소를 감지하는 경우, 공기 중 이산화탄소가 일정 농도(일 예로, 10000ppm)까지 증가하는 경우, 상기 감지층(140)의 상기 저항 변화율(R)은 이산화탄소의 농도에 비례하여 증가함을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 도 5를 참조하면, 상기 감지층(140)이 Co3O4를 포함하고, 상기 감지층(140)이 200℃의 동작 온도에서 이산화탄소를 감지하는 경우, 공기 중 이산화탄소가 일정 농도(일 예로, 10000ppm)까지 증가하는 경우, 상기 감지층(140)의 상기 저항 변화율(R)은 이산화탄소의 농도에 비례하여 증가함을 확인할 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 감지층(140)의 상기 저항 변화율(R)을 통해 공기 중 이산화탄소의 농도가 결정될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 감지층(140)이 Co3O4를 포함하는 경우, 상기 감지층(140)을 포함하는 이산화탄소 가스 센서의 동작 온도가 낮을수록 공기 중 이산화탄소의 농도에 대한 상기 감지층(140)의 상기 저항 변화율(R)이 증가함을 확인할 수 있다. 이 경우, 상기 감지층(140)을 포함하는 이산화탄소 가스 센서는 낮은 동작 온도(일 예로, 150℃)에서 공기 중 이산화탄소를 용이하게 감지할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 상술한 화학식으로 표현되는 스피넬 구조를 갖는 상기 금속 산화물을 포함하는 상기 감지층(140)은 약 50℃ 내지 약 250℃의 온도에서 이산화탄소 가스와 반응할 수 있다. 즉, 상기 감지층(140)을 포함하는 이산화탄소 가스 센서는 낮은 온도(약 50℃ 내지 약 250℃)에서 동작이 가능하여 낮은 구동 전력을 가질 수 있다.
또한, 상기 감지층(140) 내 금속 산화물과 이산화탄소의 반응에 의해 상기 감지층(140)의 전기 저항이 변화할 수 있고, 상기 감지층(140)의 상기 저항 변화율(R)에 의해 공기 중 이산화탄소의 농도가 결정될 수 있다. 즉, 상기 감지층(140)의 상기 저항 변화율(R)을 통해 공기 중 이산화탄소가 용이하게 감지될 수 있다.
더하여, 본 발명의 개념에 따른 이산화탄소 가스 센서는 서로 이격되어 제공되는 상기 제1 전극 구조체(E1) 및 상기 제2 전극 구조체(E2) 사이에 상기 감지층(140)이 제공되는 단순한 구조를 가질 수 있고, 이에 따라, 저비용으로 대량생산이 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
100: 기판 E1, E2: 제1 및 제2 전극 구조체들
106, 116: 제1 및 제2 전극 패드들 108, 118: 제1 및 제2 연결부들
110, 120: 제1 및 제2 전극들 140: 감지층
142: 금속 카보네이트

Claims (12)

  1. 기판 상에 서로 이격되어 제공되는 제1 전극 및 제2 전극; 및
    상기 기판 상에 제공되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 덮는 감지층을 포함하되,
    상기 감지층은 아래의 화학식으로 표현되는 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물을 포함하는 이산화탄소 가스 센서.
    [화학식]
    AB2O4
    여기서, A는 +2의 산화수(oxidation number)를 갖는 제1 금속 원소이고, B는 +3의 산화수를 갖는 제2 금속 원소이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속 원소 및 상기 제2 금속 원소는 각각 4족 내지 12족의 전이금속 원소인 이산화탄소 가스 센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지층은 상기 금속 산화물 내에 도핑된 첨가물을 더 포함하는 이산화탄소 가스 센서.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 첨가물은 1족 금속 원소, 2족 금속 원소, 또는 전이금속 원소 중 적어도 하나를 포함하는 이산화탄소 가스 센서.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 첨가물은 상기 제1 및 제2 금속 원소들에 대하여 0.1 at% 내지 10at%의 비율로 도핑되는 이산화탄소 가스 센서.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 첨가물은 Ba, Pd, Pt, Au, Ru, Rh, Ta, Nb, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 이산화탄소 가스 센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속 원소와 상기 제2 금속 원소는 서로 동일한 이산화탄소 가스 센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속 원소는 2가의 산화수를 갖는 코발트(Co+2)인 이산화탄소 가스 센서.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 금속 원소는 3가의 산화수를 갖는 코발트(Co+3)인 이산화탄소 가스 센서.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 산화물은 Co3O4인 이산화탄소 가스 센서.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지층은 상기 금속 산화물 내에 도핑된 첨가물을 더 포함하고,
    상기 금속 산화물은 Co3O4이고, 상기 첨가물은 바륨(Ba)인 이산화탄소 가스 센서.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 산화물은 50℃ 내지 250℃의 온도에서 이산화탄소와 반응하는 이산화탄소 가스 센서.
KR1020150018033A 2015-02-05 2015-02-05 이산화탄소 가스 센서 KR20160096764A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150018033A KR20160096764A (ko) 2015-02-05 2015-02-05 이산화탄소 가스 센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150018033A KR20160096764A (ko) 2015-02-05 2015-02-05 이산화탄소 가스 센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160096764A true KR20160096764A (ko) 2016-08-17

Family

ID=56873523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150018033A KR20160096764A (ko) 2015-02-05 2015-02-05 이산화탄소 가스 센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160096764A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106525944A (zh) * 2016-11-01 2017-03-22 深圳大图科创技术开发有限公司 一种具有检测报警功能的啤酒发酵罐
KR20210091993A (ko) * 2020-01-15 2021-07-23 전남대학교산학협력단 고체전해질 기반 혼합전위차형 암모니아센서 및 이의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106525944A (zh) * 2016-11-01 2017-03-22 深圳大图科创技术开发有限公司 一种具有检测报警功能的啤酒发酵罐
KR20210091993A (ko) * 2020-01-15 2021-07-23 전남대학교산학협력단 고체전해질 기반 혼합전위차형 암모니아센서 및 이의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Acceptor doping and oxygen vacancy migration in layered perovskite NdBaInO4-based mixed conductors
Moos et al. Resistive oxygen gas sensors for harsh environments
Joshi et al. Efficient heterostructures of Ag@ CuO/BaTiO3 for low-temperature CO2 gas detection: assessing the role of nanointerfaces during sensing by operando DRIFTS technique
Bhardwaj et al. Transition metal oxide (Ni, Co, Fe)-tin oxide nanocomposite sensing electrodes for a mixed-potential based NO2 sensor
Kim et al. On the conductivity mechanism of nanocrystalline ceria
Kim et al. Metallic state in a lime− alumina compound with nanoporous structure
Djerdj et al. Neodymium dioxide carbonate as a sensing layer for chemoresistive CO2 sensing
Dusastre et al. Sb (III) as a surface site for water adsorption on Sn (Sb) O2, and its effect on catalytic activity and sensor behavior
JP2006500311A (ja) 電解質ペロブスカイト
Zhi et al. Electrospun La0. 8Sr0. 2MnO3 nanofibers for a high-temperature electrochemical carbon monoxide sensor
Chen et al. Crystal structure, oxygen deficiency, and oxygen diffusion path of perovskite-type lanthanum cobaltites La0. 4Ba0. 6CoO3− δ and La0. 6Sr0. 4CoO3− δ
Cherchour et al. pH sensing in aqueous solutions using a MnO2 thin film electrodeposited on a glassy carbon electrode
Duan et al. A2B2O7 (A= La, Pr, Nd, Sm, Gd and BTi, Zr, Sn) ceramics for mild-temperature NO2 sensing and reduction
JPH1194786A (ja) 酸化錫ガスセンサーおよび製造方法
Asadpour‐Zeynali et al. Nanostructured hexacyanoferrate intercalated Ni/Al layered double hydroxide modified electrode as a sensitive electrochemical sensor for paracetamol determination
Enhessari et al. Perovskites-based nanomaterials for chemical sensors
Jovaní et al. Atmosphere-and Voltage-Dependent Electronic Conductivity of Oxide-Ion-Conducting Zr1–x Y x O2–x/2 Ceramics
KR20160096764A (ko) 이산화탄소 가스 센서
Qiu et al. Investigation of CO2 sensor based on NASICON synthesized by a new sol–gel process
dos Santos et al. Perovskite/spinel based graphene derivatives electrochemical and biosensors
Demont et al. Stabilization of a complex perovskite superstructure under ambient conditions: Influence of cation composition and ordering, and evaluation as an SOFC cathode
WO2015002060A1 (ja) Ｃｏセンサおよびｃｏセンサの製造方法
Scavetta et al. AC impedance study of a synthetic hydrotalcite-like compound modified electrode in aqueous solution
More et al. Introduction of δ-Al2O3/Cu2O material for H2 gas-sensing applications
Kuang et al. Oxygen vacancy ordering phenomena in the mixed-conducting hexagonal perovskite Ba7Y2Mn3Ti2O20

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination