KR20230154690A - 온도 센서 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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KR20230154690A
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정승준
이준희
황성권
장재은
홍나리
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

온도 센서 및 그의 제조 방법이 개시된다. 본 개시에 따른 온도 센서는 표면의 국소적 온도 변화에 따라 전위차가 발생하는 단일 열전층 및 단일 열전층의 표면에 코팅되어 단일 열전층을 보호하는 부동태화층을 포함하고, 단일 열전층은, 제1 전극, 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 투명 열전 소자를 포함할 수 있다.

Description

온도 센서 및 그의 제조 방법 {TEMPERATURE SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 개시는 온도 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 열전 효과를 이용한 투명 바이오 온도 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
산업, 연구 분야에서 활용되는 온도 측정은 그 목적, 환경에 따라 매우 다양한 방식으로 이루어진다.
특히, 전자 장치 내부 구성 일부분에 대한 온도 측정, 마이크로 스케일의 연구 및 실험(예: 생명과학 분야)에서 대상의 일부분에 대한 온도 측정을 하는 경우, 비교적 간명한 구조를 가지면서도 국소적 온도 변화를 정확하게 측정할 수 있는 온도 측정 방식이 활용된다.
이와 같은 분야에서 종래에는 저항 변화를 이용한 온도 센서, 열전 물질을 이용한 온도 센서 등이 활용되고 있었다.
저항 변화를 이용한 온도 센서는 백금을 온도 측정 센서 물질로 사용하여 저항 변화를 측정하여 TCR(Temperature Coefficient of Resistance)을 이용하여 온도를 측정하는 방식이며, 열전 물질을 이용한 온도 센서는 P형, N형 반도체로 이루어진 불투명한 열전층을 접합하여 온도 차이에 따른 전력이 생성되는 열전 원리에 기초해 온도를 측정하는 방식이다.
하지만, 위와 같은 저항 변화를 이용한 온도 센서는 광학적 투명도가 떨어지는 금속을 기반으로 한 온도 센서이므로 생명과학 분야에서 활용되는 바이오 온도 센서로 사용하는데 있어서 다양한 이미징 기법의 적용이 불가능하였다. 또한, 저항 변화 측정의 전류 공급 및 변화 전압 측정이라는 2단계 메커니즘으로 인해 빠른 온도 변화 측정이 어려우며, 전력 소모로 인한 자가 발열 현상이 발생하였다.
열전 물질을 이용한 온도 센서 또한 생체 적합성이 떨어지는 열전 물질(예: Ag, Cu, ZnO)을 사용하여 바이오 온도 센서로 사용하기 적합하지 않으며, P형 및 N형 2종류의 열전 물질 이중층 사용과 이의 접합면을 이용한 열전 특성 활용으로 제조 공정이 복잡하고 소재의 투명도가 낮아 실험 등에 활용되는 경우 이미징 기법 활용에 제한이 있었다.
따라서, 투명성을 가져 생명과학 분야 등 다양한 연구분야에서 이미징 기법의 적용이 가능하고, 국소적 열 변화를 빠르게 감지해낼 수 있으며, 자가 발열 현상이 적은 온도 센서의 필요성이 존재한다.
본 개시는 상술한 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 개시의 목적은 다양한 연구분야에서 이미징 기법의 적용이 가능하도록 투명성이 높고, 국소적 열 변화를 빠르게 감지해낼 수 있으며, 자가 발열 현상이 적은 온도 센서 및 본 개시에 따른 온도 센서를 간단한 공정으로 대량 생산할 수 있는 그의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 개시에 일 실시 예에 따른 온도 센서는 온도 측정 대상과 맞닿아 국소적 온도 변화에 따라 전위차가 발생하는 단일 열전층 및 상기 단일 열전층의 표면에 코팅되어 상기 단일 열전층의 표면을 보호하는 부동태화층(Passivation layer)을 포함하고, 상기 단일 열전층은, 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 투명 열전 소자를 포함할 수 있다.
한편, 상기 투명 열전 소자는, PEDOT:PSS로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 부동태화층은, Parylene-C로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 온도 센서는, 상기 부동태화층 표면에 코팅되며, 플라즈몬(Plasmon) 공명 현상에 의한 국소적 열이 발생되는 광열층;을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 광열층은, 금 박막 또는 금 나노 입자로 이루어질 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 온도 센서의 제조 방법은 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 투명 열전 소자로 이루어진 단일 열전층을 기판에 프린팅 하는 단계 및 상기 프린팅된 단일 열전층의 표면에 상기 단일 열전층을 보호하는 부동태화층(Passivation layer)을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 투명 열전 소자는, PEDOT:PSS로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 부동태화층은, Parylene-C로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제조 방법은, 상기 코팅된 부동태화층 표면에 플라즈몬(Plasmon) 공명 현상에 의한 국소적 열이 발생되는 광열층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 광열층을 코팅하는 단계는, 상기 코팅된 부동태화층 표면에 박막 코팅 또는 입자 증착 방식으로 광열층을 코팅할 수 있다.
한편, 상기 광열층은, 금 박막 또는 금 나노 입자로 이루어질 수 있다.
본 개시에 의해 디스플레이 장치, 연구분야 등에서 투명성이 높고, 국소적 열 변화를 빠르게 감지해낼 수 있으며, 자가 발열 현상이 적은 온도 센서를 활용할 수 있으며, 본 개시에 따른 제조 방법으로 온도 센서를 간편한 방법으로 대량 생산 할 수 있다.
그 외에 본 개시의 실시 예로 인하여 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 개시의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 예컨대, 본 개시의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
본 개시의 다른 양상, 이점 및 두드러진 특징들은 첨부된 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 개시하는 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
본 개시의 특정 실시 예의 양상, 특징 및 이점은 첨부된 도면들을 참조하여 후술되는 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, PEDOT:PSS의 화학적 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서의 제조 방법 중 단일 열전층 프린팅 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서의 제조 방법 중 광열층 코팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서의 제조 방법의 흐름도이다.
본 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
덧붙여, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 기술적 사상의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 개시의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 개시에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 개시에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 개시에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다.
대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
한편, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시에 따른 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서(100)를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 온도 센서(100)는 표면의 국소적 온도 변화에 따라 전위차가 발생하는 단일 열전층(110), 단일 열전층(110)의 표면에 코팅되는 부동태화 및 부동태화층(Passivation layer)(120) 표면에 코팅되며 플라즈몬 공명 현상에 의한 국소적 열이 발생되는 광열층(130)을 포함할 수 있다.
여기서, 단일 열전층(110)은 제1 전극(110-1), 제1 전극(110-1)과 이격되어 배치되는 제2 전극(110-2) 및 제1 전극(110-1)과 제2 전극(110-2) 사이에 위치하는 투명 열전 소자(110-3)를 포함할 수 있다.
온도 센서(100)는 단일 열전층(110)의 열전 효과 및 광열층(130)의 광열 효과를 이용하여 온도를 측정할 수 있다.
열전 효과란 온도의 변화로 인해 기전력이 발생하는 효과를 의미한다. 이를 구체적으로 제벡 효과(Seebeck effect)라고도 한다. 광열효과란 금속 표면에 입사한 빛에너지에 의해 전자가 여기하여 플라즈몬 공명 현상을 일으켜 진동을 발생시키는 현상을 의미한다.
구체적으로, 빛이 조사되면 광열층(130)에서 플라즈몬 공명 현상에 의한 광열효과로 국소적 열이 발생되고, 발생된 국소적 열에 의해 온도 센서(100)의 단일 열전층(110)에 국소적 온도 변화가 생기면 온도 변화 대응하여 단일 열전층(110)을 이루는 투명 열전 소자(110-3) 내에 전위차 변화가 발생하고, 이와 같은 전위차 변화를 제1 전극(110-1) 및 제2 전극(110-2)으로 측정하여 대상 물체의 온도를 측정할 수 있다.
여기서, 전위차 변화를 이용하여 대상 물체의 온도를 측정하는 과정에서 전위차 변화를 온도차로 나누었을 때 온도차가 0에 근접한 극한 값인 제벡 계수(Seebeck coefficient)가 활용될 수 있다. 제벡 계수를 이용하여 단위 시간 동안의 온도 변화를 측정할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서(100)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 온도 센서(100)는 단일 열전층(110), 단일 열전층(110) 표면 위에 코팅된단부동태화층(120) 및 부동태화층(120) 표면에 코팅된 일 열전층은 제1 전극(110-1), 제1 전극(110-1)과 이격되어 배치되는 제2 전극(110-2), 제1 전극(110-1)과 제2 전극(110-2) 사이에 위치하는 투명 열전 소자(110-3)로 이루어질 수 있다. 여기서, 단일 열전층(110)은 제1 전극(110-1), 제2 전극(110-2), 제1 전극(110-1)과 제2 전극(110-2) 사이에 위치하는 투명 열전 소자(110-3)로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 단일 열전층(110)의 제1 전극(110-1) 및 제2 전극(110-2)은 단일 열전층(110)의 온도 변화에 따른 전위차의 변화를 측정하기 위해 투명 열전 소자(110-3)를 사이에 두고 단일 열전층(110)의 양 끝단에 배치될 수 있다. 다만, 이에 국한되지 않고 단일 열전층(110) 내의 전위차 변화를 측정하기 위해 단일 열전층(110) 내에서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단일 열전층의 양 끝단이 아닌 단일 열전층의 가장자리로부터 임계 거리만큼 이격되어 단일 열전층의 안쪽에 배치될 수 있다.
제1 전극(110-1) 및 제2 전극(110-2)은 불투명한 소재(예: Ag) 또는 투명한 소재(PEDOT:PSS)로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 국한되지 않고 전극으로 활용될 수 있는 다양한 소재로 이루어질 수 있다.
단일 열전층(110)의 온도 변화에 따른 전위차의 변화는 구체적으로, 제1 전극(110-1)과 제2 전극(110-2) 사이에 위치하는 투명 열전 소자(110-3)에서 발생할 수 있다. 투명 열전 소자(110-3)에서 열전 효과에 의해 국소적 열 변화에 따른 전위차 변화가 발생할 수 있으며, 발생한 전위차 변화를 제1 전극(110-1) 및 제2 전극(110-2)으로 측정하여 대상 물체의 온도를 측정할 수 있다.
단일 열전층(110)의 열전 소자는 투명성을 가지기 때문에 생명과학 등의 연구 분야에서 이미징 기법을 활용하여 대상 물체를 관찰함과 동시에 온도 측정이 가능해지며, 디스플레이 장치에 포함된 구성의 온도 측정에도 활용될 수 있다. 무전력 동작 원리를 이용할 수 있어 자가 발열 현상이 억제되어 온도 측정에 방해가 될 수 있는 요인이 종래 온도 센서(100)에 비해 적다. 여기서, 투명 열전 소자(110-3)는 PEDOT:PSS로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, PEDOT:PSS의 화학적 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, PEDOT:PSS는 분자 사슬이 이온 결합으로 이루어진 사슬형 고분자의 결합 형태로 이루어져 있다. 구체적으로, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)를 의미하는 PEDOT(310)과 poly(styrenesulfonate)(320)를 의미하는 PSS가 PEDOT(310)의 양전하와 PSS(320)의 Sulfonyl group이 갖는 음전하에 의한 인력으로 결합되어 있는 형태이다.
PEDOT:PSS는 광학적 투명도, 생체 적합성, 전기 전도도 및 소재의 유연성이 높고, 공기 중에서 물리적 화학적 안정성이 높다. 또한, 제조 단가가 저렴하다는 장점이 있다.
투명 열전 소자(110-3)는 상술한 PEDOT:PSS에 국한되는 것은 아니며, 투명성 및 전기전도성을 갖는 다양한 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다양한 유기 열전 소자인 PANi, PPy, PTH 등을 활용할 수 있다.
부동태화층(120)은 단일 열전층(110) 표면 위에 코팅되어 단일 열전층(110)을 부동태화 할 수 있다. 부동태화란 소재의 표면을 코팅 내지 피복하여 소재의 기계적, 화학적 부식을 억제하는 것을 의미하며 패시배이션(Passivation)이라고도 한다.
여기서, 부동태화층(120) 코팅은 진공 증착 방식으로 이루어 질 수 있으나, 이에 국한되지 않고 다양한 방식으로 이루어 질 수 있다.
부동태화층(120)은 Parylene-C로 이루어질 수 있으며, Parylene-C는 p-xylene 및 그 치환의 중합체로서, p-benzenediyl 고리가 1,2-ethanediyl에 의해 연결되어 있는 구조를 가진다.
Parylene-C는 생체 적합성 및 화학적 안정성이 우수하여 코팅 내지 피복 용도로 활용된다.
다만, 부동태화층(120)은 반드시 Parylene-C로 이루어지는 것은 아니며, 이는 일 실시 예에 불과하다. 부동태화층(120)은 이외에도 생체 적합성 및 화학적 안정성이 우수한 소재로 이루어질 수 있다.
광열층(130)은 부동태화층(120) 표면에 코팅될 수 있으며, 광열층(130)에 빛이 조사되면 광열층(130)에서 플라즈몬 공명 현상에 의한 광열효과로 국소적 열이 발생하게 되고, 이와 같이 발생된 국소적 열 변화에 의해 단일 열전층(110) 내의 투명 열전 소자(110-3)에 전위차 변화가 발생한다. 발생된 전위차 변화를 제1 전극(110-1) 및 제2 전극(110-2)으로 측정하여 대상 물체의 온도를 측정할 수 있다.
광열층(130)은 금 박막(130-1) 또는 금 나노 입자(130-2)로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 국한되지 않고 광열 효과를 발생시킬 수 있는 다양한 소재로 이루어질 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서(100)의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 온도 변화에 대응하여 전위차의 변화가 발생하는 것을 볼 수 있으며, 비교적 짧은 시간 동안의 급격한 온도 변화에 대해서도 즉각적인 전위차 변화가 측정되는 것을 관찰할 수 있다. 즉, 본 개시에 따른 온도 센서(100)를 통해 급격한 온도 변화를 빠르게 측정할 수 있다.
또한, 온도 센서(100)에 더 오랜 시간 동안 빛을 조사할수록 더 큰 온도 변화와 더 큰 전위차 변화가 발생하는 것을 관찰할 수 있다.
본 개시에 따른 온도 센서(100)는 프린팅 및 표면 코팅 방법에 의해 제조될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(110-1), 제1 전극(110-1)과 이격되어 배치되는 제2 전극(110-2) 및 제1 전극(110-1)과 제2 전극(110-2) 사이에 위치하는 투명 열전 소자(110-3)로 이루어진 단일 열전층(110)을 기판에 프린팅 하는 단계, 프린팅된 단일 열전층(110)의 표면에 부동태화층(120)을 코팅하는 단계 및 코팅된 부동태화층(120) 표면에 광열층(130)을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 단일 열전층(110)을 기판에 프린팅 하는 단계의 경우, 제1 전극(110-1) 및 제2 전극(110-2)을 먼저 기판에 프린팅 한 후 투명 열전 소자(110-3)를 기판에 프린팅 하거나, 투명 열전 소자(110-3)를 먼저 기판에 프린팅 한 후 제1 전극(110-1) 및 제2 전극(110-2)을 기판에 프린팅 할 수 있다. 다만, 이에 국한되지 않고, 제1 전극(110-1), 제2 전극(110-2), 투명 열전 소자(110-3)를 동시에 기판에 프린팅 할수도 있다.
도 5a 및 5b와 함께 온도 센서(100) 제조 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서(100)의 제조 방법 중 단일 열전층(110) 프린팅 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 단일 열전층(110)을 이루는 투명 열전 소자(110-3)는 잉크젯 프린팅 방식으로 제조될 수 있다. 구체적으로 기판 위에 투영 열전 소자의 구성 성분이 PEDOT:PSS를 잉크젯 프린팅 하고, 열전 소자의 양 끝단에 이격되어 제1 전극(110-1)과 제2 전극(110-2)을 기판 위에 프린팅 할 수 있다. 이와 같은 프린팅 기법을 활용하여 제조 공정에서 진공과정이 필요하지 않고 저렴한 제조 단가로 대량 생산이 가능해질 수 있다.
도 5b는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서(100)의 제조 방법 중 광열층(130) 코팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.
광열층(130)을 코팅하는 단계는, 코팅된 부동태화층(120) 표면에 박막을 코팅하거나 입자를 증착시키는 방식으로 이루어질 수 있다. 여기서, 코팅층은 5nm 등 나노 스케일의 두께를 가질 수 있다. 다만, 이에 국한되지 않고 광열층(130)은 필요에 따라 다양한 두께를 가질 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 온도 센서의 제조 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 제1 전극(110-1), 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극(110-2) 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 투명 열전 소자(110-3)로 이루어진 단일 열전층(110)을 기판에 프린팅할 수 있다(S610). 제1 전극(110-1)과 제2 전극(110-2)은 투명 열전 소자(110-3)를 사이에 두고 단일 열전층(110)의 양 끝단에 배치될 수 있다. 여기서, 투명 열전 소자(110-3)는 PEDOT:PSS일 수 있다.
프린팅된 단일 열전층(110)의 표면에 단일 열전층(110)을 보호하는 부동태화층(Passivation layer)(120)을 코팅할 수 있다(S620). 여기서 부동태화층(120)은 Parylene-C일 수 있다.
코팅된 부동태화층(120) 표면에 플라즈몬(Plasmon) 공명 현상에 의한 국소적 열이 발생되는 광열층(130)을 코팅할 수 있다(S630). 광열층(130)은 박막 코팅 또는 나노 입자 증착 방식으로 이루어질 수 있다. 여기서, 광열층(130)은 금 박막(130-1) 또는 금 나노 입자(130-2)일 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 온도 센서
110: 단일 열전층
120: 부동태화층
130: 광열층

Claims (11)

  1. 온도 센서에 있어서,
    온도 측정 대상과 맞닿아 국소적 온도 변화에 따라 전위차가 발생하는 단일 열전층; 및
    상기 단일 열전층의 표면에 코팅되어 상기 단일 열전층의 표면을 보호하는 부동태화층(Passivation layer);을 포함하고,
    상기 단일 열전층은,
    제1 전극;
    상기 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 투명 열전 소자;를 포함하는, 온도 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 열전 소자는 PEDOT:PSS로 이루어진, 온도 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부동태화층은,
    Parylene-C로 이루어진, 온도 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서는,
    상기 부동태화층 표면에 코팅되며, 플라즈몬(Plasmon) 공명 현상에 의한 국소적 열이 발생되는 광열층;을 더 포함하는 온도 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광열층은,
    금 박막 또는 금 나노 입자로 이루어진, 온도 센서.
  6. 온도 센서의 제조 방법에 있어서,
    제1 전극, 상기 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 투명 열전 소자로 이루어진 단일 열전층을 기판에 프린팅 하는 단계; 및
    상기 프린팅된 단일 열전층의 표면에 상기 단일 열전층을 보호하는 부동태화층(Passivation layer)을 코팅하는 단계;를 포함하는, 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투명 열전 소자는,
    PEDOT:PSS로 이루어진, 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 부동태화층은,
    Parylene-C로 이루어진, 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제조 방법은,
    상기 코팅된 부동태화층 표면에 플라즈몬(Plasmon) 공명 현상에 의한 국소적 열이 발생되는 광열층을 코팅하는 단계;를 더 포함하는, 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광열층을 코팅하는 단계는,
    상기 코팅된 부동태화층 표면에 박막 코팅 또는 입자 증착 방식으로 광열층을 코팅하는, 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광열층은,
    금 박막 또는 금 나노 입자로 이루어진, 제조 방법.
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