KR20160014134A

KR20160014134A - 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질 및 이를 이용한 반도체 가스센서

Info

Publication number: KR20160014134A
Application number: KR1020140095585A
Authority: KR
Inventors: 유연태; 송호근
Original assignee: 전북대학교산학협력단; 주식회사 오감테크놀러지
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2016-02-11
Also published as: KR101671405B1

Abstract

본 발명은 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질에 관한 것으로서, 구동온도가 낮고, 전기저항값이 낮으며 가스감지특성이 우수한 가스감지물질에 관한 것으로서, 전기저항값에 있어서 큰 차이를 갖는 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자와, 금속산화물반도체 분말이 혼합된 복합분말로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질 및 이를 이용한 반도체 가스센서{Metal/oxide core-shell structure nanoparticle mixed sensing materials for semiconductor gas sensor}

본 발명은 반도체 가스센서용 가스감지물질에 관한 것으로서, 구동온도가 낮고, 전기저항값이 낮으며 가스감지특성이 우수한 가스감지물질에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 가스센서의 특징은 센서표면에 가스가 흡착을 일으키면 어떤 온도 범위 이내에서 전기전도도의 변화를 보여주는데, 이러한 현상은 가스와 센서물질 표면 사이에서 전자이동을 유발하고 반도체 물질의 성질에 따라 전도도의 증가 혹은 감소를 일으킨다. 이 전기적 변화를 간단한 전기회로에 연결하여 가스센서를 구성한다. 이러한 반도체 가스센서 시스템은 가격이 저렴하고 응답 특성이 신속하다는 특징을 가지고 있다.

반도체형 가스센서의 감지물질로 많이 쓰이는 물질에는 N형 반도체와 P-형 반도체가 있는데, N형 반도체 물질에는 SnO₂, TiO₂, ZnO, WO₃, In₂O₃ 등이 있고, P-형 반도체 물질에는 CuO, Cu₂O, NiO, Cr₂O₃, Co₃O₄ 등이 있다. 일반적으로 N형 반도체 물질이 가스에 대한 반응성이 우수하기 때문에 가스센서의 감지물질로 더욱 많이 사용되고 있다.

N형 금속산화물반도체 나노입자를 이용한 가스감지원리에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.

이 설명에서는 N형 반도체 감지물질의 대표적인 SnO₂가 CO 가스와 반응하는 것을 예로 하였다. SnO₂ 금속산화물을 대기 중에서 300~400℃로 가열하게 되면, SnO₂ 입자 내에는 열에너지가 주어져 전자가 많아지고, 여기에 산소기체(O₂)가 흡착하면 SnO₂ 내의 전자를 포획하여 O^-의 상태가 된다. 이로 인하여 SnO₂의 표면층에는 도 1에 표시한 것처럼 전자들이 거의 없는 전자 궁핍층(depletion layer)이 발생하고 이로 인하여 SnO₂의 전기저항이 높아지게 된다. 이때 CO 가스와 같은 환원성 기체가 SnO₂ 주변에 존재하게 되면, 이 기체들은 산소와 만나 산화되고, 산소기체에 포획되었던 자유전자는 SnO₂ 입자 내로 돌아가게 되어 SnO₂의 전기저항이 낮아지게 된다. 이러한 전기저항의 변화를 이용하여 CO 가스의 존재 및 농도를 감지하는 것이다. SnO₂의 N형 반도체 감지물질은 전지저항값이 낮아 별도의 저항 제어장치 등이 요구되지 않아 실제 센서로서 널리 응용되고 있으나, 300℃ 이상의 구동온도를 요구하고, 가스반응성을 향상시키는데에 한계가 있다.

최근 고감도 가스센서의 요구가 증대되면서 가스센서의 감도향상을 위해 금속 나노입자가 여러 가지 형태로 N형 반도체와 복합화가 이루어지고 있다. 이들 복합 나노입자 중에 금속/반도체 코어-쉘 구조 나노입자는 높은 가스 반응성 때문에 최근 많은 관심의 대상이 되고 있다.

본 발명자는 높은 가스 반응성을 가지는 코어-쉘 구조 복합나노입자를 감지물질로 이용한 박막형 고활성 가스센서의 제조방법을 등록특허 제10-1074917호로 제시한 바 있다. 등록특허 제10-1074917호의 박막형 고활성 가스센서의 제조방법에 의해 제조된 박막형 고활성 가스센서는 높은 가스 반응성, 선택성 등이 우수한 효과가 인정된다.

금속/N형 반도체 코어-쉘 구조 나노입자가 우수한 가스반응성 및 높은 저항을 나타내는 이유를 도 2와 3을 이용하여 설명한다. 도 2는 N형 반도체 나노입자 표면층에 산소의 흡착과 전자의 포획 과정을 거쳐서 전자궁핍층을 형성한 것을 나타내고 있다. N형 반도체에서 주된 전하의 캐리어는 전자가 되는데, 산소의 흡착 및 이온화에 의해 움직일 수 있는 전자의 개수가 줄어들고 전자궁핍층이 전자의 이동을 억제하기 때문에 산소의 흡착은 전기저항의 상승 효과를 나타내는 것이다. 여기에 도3과 같이 금속 나노입자를 N형 반도체 코어에 삽입하게 되면 금속나노입자가 N형 반도체 내부의 전자를 추가적으로 포획하기 때문에 또 다른 전자궁핍층이 형성되고 전기저항을 더욱 상승시킨다. 즉 전기저항의 변화폭이 커지게 된다. 이러한 효과 때문에 금속/반도체 코어-쉘 구조 나노입자의 경우에 높은 저항을 나타내면서 높은 가스 반응성을 나타내는 것이다.

이와 같이 금속/반도체 코어-쉘 구조 복합나노입자는 구조적 특성상 높은 전기적 저항을 나타내기 때문에 사용에 있어서 제한적일 수 있다. 즉, 금속/반도체 코어-쉘 구조 나노입자만을 실제 센서에서 감지물질로 사용할 경우 센서의 감도는 향상되지만, 센서 디바이스의 저항을 크게 상승시켜 실제 센서로의 응용을 어렵게 하는 문제점이 있다.

일반적으로 금속산화물 반도체 물질을 이용한 가스센서의 저항은 수 ㏀에서 수백 ㏀을 나타내지만, 수십 나노미터 이하 크기의 금속 나노입자를 금속산화물 반도체 물질에 첨가하면 수백 ㏀에서 수천 ㏀ 이상으로 십 배에서 천 배 이상까지 상승시키는 현상을 보인다. 등록특허 제10-1074917호로서 본 발명자가 개발한 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 나노입자 감지물질은 9 ㏁ 이상의 높은 저항값을 보이고 있다. 종래의 SnO₂ 감질물질의 센서 저항인 수 ㏀~수백 ㏀과 비교하면 10²~10⁴ 배 높은 값을 나타내는 것이다. 따라서 이러한 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 나노입자 감지물질을 실제 센서 제작 공정에 이용하기 위해서는 저항을 제어하는 또 다른 저항 제어장치가 추가되어야 하는 문제점이 있다.

또한 장수명 사회가 도래하면서 삶의 질 향상에 대한 관심이 높아지고 지고 있을 뿐만 아니라 동시에 생활공간의 대기환경에 대한 관심도 높아지고 있다. 이에 발맞추어 대기오염 물질의 엄격한 관리을 위한 고감도 센서에 대한 요구가 강해짐에 따라 구동온도가 낮고 전기저항값을 크게 낮추면서 가스반응성을 크게 향상시킬 필요가 있다.

1. 등록특허 제1074917호

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 구동온도가 낮고 전기저항값을 크게 낮추면서 가스반응성을 크게 향상시킬 수 있는 반도체 가스 센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

전기 저항값이 높은 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자와, 전기 저항값이 낮은 금속산화물반도체 분말이 혼합된 복합분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질을 제공한다.

특히, 상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자의 전기 저항값이은 200℃에서 5MΩ 이상이고, 상기 금속산화물반도체 분말의 전기 저항값은 200℃에서 500kΩ 이하인 것이 바람직하다.

그리고 상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 콜로이드용액에 상기 금속산화물반도체 분말을 균일하게 혼합한 페이스트형태의 복합분말로 이루어질 수 있다.

상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자의 코어는 전기전도도가 우수하고 산화하기 어려운 금속나노입자로 이루어지고, 상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자의 쉘층은 N형 산화물 반도체나노입자로 이루어지며, 상기 금속산화물반도체는 N형 산화물 반도체나노입자로 이루어지는 것이 좋다.

아울러, 본 발명은 전극회로기판과, 상기 반도체 가스센서용 가스감지물질을 상기 전극회로기판에 도포하여 형성된 이루어진 후막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 고감도 가스센서를 제공한다.

본 발명은 전기저항값이 높은 금속/반도체 코어-쉘 구조 나노입자를 전기저항값이 낮은 금속산화물 반도체 분말과 혼합하는 것을 통하여 가스반응성은 향상됨과 동시에 전기저항값을 크게 낮출 수 있어 가스센서의 감지물질에 실제적으로 적용이 가능한 효과가 있다.

구체적으로, 본 발명의 반도체 가스센서용 감지물질은 감지가스가 투입되기 전의 전기저항값은 금속/반도체 코어-쉘 구조 나노입자에 가깝고, 감지가스가 투입된 후의 전기저항값은 금속산화물 반도체 분말에 가까운 상태가 되어 감지가스 투입 전/후의 전기 저항값의 변화폭이 극단적으로 커져 종래의 감지물질인 금속산화물 반도체뿐만 아니라 금속/반도체 코어-쉘 구조 나노입자보다도 가스반응성이 급격히 상승된다.

나아가, 본 발명의 반도체 가스센서용 감지물질은 금속/반도체 코어-쉘 구조 나노입자 감지물질이 가지고 있는 저온 구동 특성을 그대로 나타내기 때문에 가스센서의 구동온도를 낮출 수 있어, 센서의 구동전력을 절약할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 N형 금속산화물반도체 나노입자를 이용한 가스감지원리를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 N형 반도체 나노입자 표면층에 산소의 흡착과 전자의 포획 과정을 거쳐서 전자궁핍층을 형성한 것을 나타내는 도면이며,
도 3은 금속/N형 반도체 코어-쉘 구조 나노입자를 이용한 가스감지원리를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 Au/SnO₂ 코어-쉘구조의 나노입자의 농축콜로이드용액의 FESEM 및 TEM 사진이다.
도 6은 상용 SnO₂ 분말의 FESEM사진이다.
도 7은 실시예 1의 가스센서 전극의 사진이다.
도 8은 비교예 1의 가스센서 전극의 사진이다.
도 9는 비교예 2의 가스센서 전극의 사진이다.
도 10은 실시예 1 내지 3의 가스센서에 대한 CO 가스반응성을 평가한 결과를 나타내는 도면이고,
도 11은 비교예 1의 가스센서에 대한 CO 가스반응성을 평가한 결과를 나타내는 도면이며,
도 12는 비교예 2의 가스센서에 대한 CO 가스반응성을 평가한 결과를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 반도체 가스센서용 감지물질을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 반도체 가스센서용 감지물질은 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자와, 금속산화물반도체 분말이 혼합된 복합분말로 이루어진다.

상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자는 금속나노입자로 이루어진 코어와, 상기 코어의 표면을 감싸는 금속산화물반도체 나노입자로 이루어진 쉘층으로진 이루어진다. 상기 코어는 전기전도도가 우수하고 산화하기 어려운 금속나노입자로 이루어지는 것이 좋고, Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh 등으로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 쉘층은 금속산화물반도체 나노입자가 상기 코어의 표면 상에 균일한 단일층으로 형성되어 이루어질 수 있고, 금속산화물반도체 나노입자가 상기 코어의 표면 상에 모여서 이루어질 수도 있다. 특히 상기 쉘층은 가스에 대한 반응성이 우수한 N형 금속산화물반도체 나노입자로 이루어지는 것이 좋고, 예를 들면, TiO₂, SnO₂, ZnO, ZrO₂, WO₃, In₂O₃, V₂O₅, RuO 등으로 이루어질 수 있다.

상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자는 침전법, 솔-젤법, 수열합성법 등 종래의 나노입자 제조방법의 조합에 의해서 제조될 수 있다.

상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자를 상기 금속산화물반도체 분말과 균일하게 혼합하기 위하여 콜로이드형태로 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자는 전기저항의 변화폭이 큼에 따라 높은 저항을 나타내면서 높은 가스반응성을 가지고 있으며, 저온 구동특성을 가지고 있는 이점이 있다.

특히, 구동온도가 200℃ 일때 전기저항값이 5MΩ 이상인 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자를 사용하는 것이 좋다. 바람직하게는 구동온도가 200℃ 일때 전기저항값이 5~10 MΩ인 것이 좋다.

그리고 상기 금속산화물반도체 분말은 전기저항값이 낮고 가스에 대한 반응성이 우수한 N형 금속산화물반도체로 이루어지는 것이 좋고, TiO₂, SnO₂, ZnO, ZrO₂, WO₃, In₂O₃, V₂O₅, RuO 등을 사용할 수 있다. 상기 금속산화물반도체 분말로서는 전기저항값이 200℃ 일때 500 kΩ 이하인 것이 좋고, 바람직하게는 전기저항값이 200℃ 일때 100~500 kΩ인 것이 좋다.

상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자와 상기 금속산화물반도체 분말을 균일하게 혼합하여 복합분말을 얻는다. 상기 복합분말의 형태는 콜로이드형태의 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자에 금속산화물반도체 분말을 혼합할 경우 페이스트형태로 이루어지나 다른 형태로 이루어질 수 있음은 물론이다.

이와 같은 상기 복합분말을 반도체 가스센서용 감지물질로 사용할 경우 전기저항값이 상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자보다 크게 낮으면서, 가스반응성은 훨씬 우수한 이점이 있다. 구체적으로 감지가스가 투입되기 전의 전기저항값은 금속/반도체 코어-쉘 구조의 나노입자와 비슷하고, 감지가스가 투입된 후의 전기저항값은 금속산화물반도체 분말에 가까운 상태가 되어 감지가스 투입 전/후의 전기저항값의 변화폭이 극단적으로 커져 종래의 감지물질인 금속산화물반도체 분말 뿐만 아니라 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자보다도 가스반응성이 급격히 상승되는 효과가 있다.

다음으로 본 발명의 반도체 가스센서용 가스감지물질을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

[Au/SnO₂ 코어-쉘구조의 나노입자의 농축콜로이드용액 제조]

먼저 500mL의 초순수에 0.1g의 HAuCl₄를 용해하고 끓는점까지 가열한 후 환원제로서 1g의 Tri-sodium citrate를 용해한 100mL의 초순수를 첨가하여 입경이 12~15nm인 Au 나노입자 콜로이드를 합성하였다. 이 반응 용액 20mL 를 위하여 pH를 11로 조절한 후 40mM Na₂SnO₃ 수용액 1mL를 첨가하여 60℃에서 2시간 동안 반응시켜 Au/SnO₂ 복합나노입자 콜로이드 용액을 합성하였다.

그리고, 그 FESEM 및 TEM 사진은 도 4 및 도 5와 같다. 이들 사진으로부터 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 나노입자의 입경은 약 40 nm 로 매우 균일하게 합성되었으며 내부에 약 15 nm의 Au 코어 나노입자가 위치해 있음을 확인할 수 있다.

위에서 합성된 Au/SnO₂ 코어-쉘구조의 나노입자 콜로이드를 15,000rpm의 속도로 원심분리하여 1wt% Au/SnO₂가 되도록 초순수에 재분산하여 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조의 나노입자 농축콜로이드용액을 얻었다

[SnO₂ 분말의 준비]

상용 SnO₂ 분말을 구입하여 사용하였다. 이 분말의 입경 및 입형을 FESEM을 통하여 관찰하였고 그 결과를 도 6에 나타내었다. 본 시험을 위해 사용된 SnO₂ 분말은 구상형에 가까우며 입경분포는 100-250 nm 범위임을 확인하였다.

위 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조의 나노입자 농축콜로이드용액과 SnO₂ 분말을 이용하여 다음과 같이 실시예 1 및 비교예 1,2의 가스센서를 제조하였다.

[실시예 1 내지 3]

제조된 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 나노입자 농축 콜로이드 0.05, 0.1, 0.2 mL를 각각 상용 SnO₂분말 1 g, α-Terpineol 용액 0.5 mL와 혼합하여 3가지의 복합분말을 페이스트 형태로 제조하였다.

Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 복합나노입자 함량별 SnO₂ 복합분말 시료

실시예	상용 SnO₂ 분말 첨가량 (g)	Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 나노입자 농축 콜로이드 용액 첨가량 (mL)	α-Terpineol 용액 첨가량 (mL)
1	0.1	0.05	0.5
2	0.1	0.1	0.5
3	0.1	0.2	0.5

3가지의 복합분말 페이스트를 1cm×1cm 크기의 백금전극회로가 인쇄된 알루미나 기판 위에 닥터블레이드 방법으로 코팅하여 가스센서 전극을 제조하였고, 500℃에서 5시간 동안 열처리하여 도 7과 같은 가스센서 전극을 얻었다.

도 7의 가스센서 전극은 0.1 mL의 Au/SnO₂ 코어-쉘구조의 나노입자 농축콜로이드를 함유하고 있는 센서전극으로 순수한 SnO₂ 센서전극(도 8참조)과는 달리 Au/SnO₂ 코어-쉘구조의 나노입자의 고유색인 핑크빛을 띠고 있다.

[비교예 1]

상용 SnO₂분말 0.1g과 α-Terpineol용액 0.5mL를 혼합하여 SnO₂ 페이스트를 제조하였다. 이 SnO₂ 페이스트를 1cm×1cm 크기의 백금전극회로가 인쇄된 알루미나 기판 위에 닥터블레이드 방법으로 코팅하여 가스센서 전극을 제조하였고, 500℃에서 5시간 동안 열처리하여 도 8과 같은 가스센서 전극을 얻었다.

[비교예 2]

위에서 제조된 Au/SnO₂ 코어-쉘구조의 나노입자 농축콜로이드 0.1mL용액을 마이크로 피펫을 이용하여 1cm×1cm 크기의 백금전극회로가 인쇄된 알루미나 기판 위에 적하한 후 건조시켜 감지물질 박막을 얻었다. 그리고 500℃에서 5시간 열처리하여 도 9와 같이 Au/SnO₂ 코어-쉘구조의 나노입자 박막을 갖는 전극회로기판을 제조하였다.

[CO 가스 감지특성평가]

이와 같이 제조된 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2의 가스센서에 대한 CO 감지특성을 다음과 같이 평가하였다.

실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2의 가스센서에 대하여 200℃의 온도에서 CO가스 농도 200~1,000ppm 범위에서 CO 가스에 대한 감지특성을 조사하였다. 시험 중 O₂의 농도는 21%가 되도록 조절하였고, CO 가스 주입에 의한 저항변화를 측정하여 감지특성을 평가하였다. 센서의 CO 가스에 대한 감지 반응성 Rs는 Ra/Rg로 구하였고, 여기서 Ra는 CO 가스 주입 전 센서의 저항 값이고, Rg는 CO 가스 주입 후 최저치에서의 저항 값이다.

실시예 1 내지 3의 가스센서에 대한 CO 가스반응성을 평가한 결과는 도 10과 같고, 비교예 1의 가스센서에 대한 CO 가스반응성을 평가한 결과는 도 11과 같으며, 비교예 2의 가스센서에 대한 CO 가스반응성을 평가한 결과는 도 12와 같다.

그리고 실시예 1 내지 3의 가스센서에 대한 CO 농도 1,000ppm에 대한 가스 투입 전 초기저항, 투입 후 저항 및 가스반응성은 표 2와 같다.

실시예 1~3 복합분말들의 CO 가스 반응성 (측정온도 200℃, CO 1,000ppm).

실시예	CO 가스 투입 전 초기저항 (Ra, ㏀)	CO gas 투입 후 저항 (Rg, ㏀)	가스반응성 (Rs=Ra/Rg)
1	292	47.0	6.2
2	877	81.5	10.8
3	1,230	96.2	12.8

실시예 1 내지 3의 가스센서는 도 10 및 표 2와 같이 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 나노입자의 함유량이 증가할수록 가스반응성은 증가하는 경향을 보였고, 실시예 3의 경우에는 가스 반응성이 12.8을 나타냈다.

그리고 비교예 1의 가스센서의 경우 CO 가스 투입 전 저항은 약 14 ㏀, 주입 후 저항은 4 ㏀을 나타내었으며, CO 가스에 대한 반응성 Rs는 CO 농도 1,000ppm에서 2.89를 나타내었다. 그러나 저항의 변화폭이 10 ㏀ 정도로 낮아 전기적 신호가 약하고 CO 가스 중단 후 저항의 회복 속도가 늦다는 문제점이 있음을 알 수 있다.

비교예 2의 가스센서의 경우 CO 가스 투입 전 저항은 약 9,000 ㏀이고, CO 가스 투입(CO 농도 1,000ppm) 후 저항은 약 3,500 ㏀을 나타내었으며, CO 가스에 대한 반응성 Rs는 CO 농도 1,000ppm에서 2.6을 나타냈다. 저항 변화폭은 약 5,500 ㏀ 정도로 매우 크며, CO 가스 중단 후 저항의 회복 속도가 매우 빠른 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.

이와 같이 실시예 3의 경우에는 가스 반응성이 12.8을 나타내어 순수한 SnO₂ 센서(비교예 1)보다 4.4배, 순수한 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 나노입자 센서(비교예2)보다 4.9배나 높게 평가되었다. 실시예 3의 센서전극의 초기저항 값도 순수한 Au/SnO₂ 코어-쉘 구조 나노입자 센서(9,000 ㏀)보다 7배 정도 감소하여 1,230 ㏀을 나타내고 있고, 반면에 CO 가스 투입 후 저항은 100 ㏀ 이하의 값을 나타내고 있어 저항 변화의 폭이 1,100 ㏀ 이상을 보이고 있는 등 전반적인 가스감지특성이 크게 향상된 효과를 얻었다. 특히 센서특성을 평가한 온도가 200℃이기 때문에 현재 상용화되어 있는 SnO₂ 가스센서가 400℃ 부근에서 작동하고 있는 것을 감안한다면 본 발명에서 개발한 감지물질을 사용하여 에너지 절약 효과를 기대할 수 있다.

Claims

금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자와, 금속산화물반도체 분말이 혼합된 복합분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질.
제1항에 있어서,
상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자의 전기 저항값은 200℃에서 5MΩ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질.
제2항에 있어서,
상기 금속산화물반도체 분말의 전기 저항값은 200℃에서 500kΩ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질.
제1항에 있어서,
상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 콜로이드용액에 상기 금속산화물반도체 분말을 균일하게 혼합한 페이스트형태의 복합분말인 것을 특징으로 하는 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질.
제4항에 있어서,
상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자의 코어는 전기전도도가 우수하고 산화하기 어려운 금속나노입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질.
제4항에 있어서,
상기 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자의 쉘층은 N형 산화물 반도체나노입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질.
제4항에 있어서,
상기 금속산화물반도체는 N형 산화물 반도체나노입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 가스센서용 금속/반도체 코어-쉘구조의 나노입자 혼합형 가스감지물질.
전극회로기판과, 제1항 내지 제7항 중 어느 한항의 반도체 가스센서용 가스감지물질을 상기 전극회로기판에 도포하여 형성된 이루어진 후막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 고감도 가스센서.