KR20230010883A - Field Effect Transistor Structured Sensor for Multi-gas Detection - Google Patents

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KR20230010883A
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gas sensing
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reducing
oxidizing
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조상호
임별이
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아머스 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an FET-structured composite gas detection sensor and relates to an FET-structured composite gas detection sensor capable of selectively detecting both oxidizing gas and reducing as a solution to the problems of a simple array-structured composite gas sensor using a conventional single gas sensor. The FET-structured composite gas detection sensor comprises: an oxidizing gas sensing material layer in which an oxidizing gas sensing material is deposited in an FET channel between a source electrode and a first drain electrode; and a reducing gas sensing material layer in which a reducing gas sensing material is deposited in an FET channel between the source electrode and a second drain electrode.

Description

FET 구조의 복합 가스 감지 센서{Field Effect Transistor Structured Sensor for Multi-gas Detection}Field Effect Transistor Structured Sensor for Multi-gas Detection}

본 발명은 FET 구조의 복합 가스 감지 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 단일가스 센서를 이용한 단순배열 구조의 복합 가스 센서가 갖는 문제점의 대응 방안으로 산화성 가스 및 환원성 가스를 선택적으로 모두 감지할 수 있는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a complex gas detection sensor having a FET structure, and more particularly, as a countermeasure to the problems of a complex gas sensor having a simple arrangement structure using a conventional single gas sensor, it is possible to selectively detect both oxidizing gas and reducing gas. It relates to a complex gas detection sensor having an FET structure that can be used.

종래에는 환원성 가스와 산화성 가스인 CO2와 NO2 가스를 동시에 분석하기 위해 각각의 가스 센서를 같은 기판 위에 1개씩 배열하여 분석하고 있는 실정이다. 이러한 단일 가스 센서의 단순 배열방식의 복합 가스 센서는 부피 증가와 동시에 에너지 소모가 높아 경제성이 낮은 문제점이 있다. 또한, 대부분의 가스 센서는 접촉 연소식, 저항식 혹은 전기 화학식 가스 센서로서 ~ppm급의 농도의 가스를 감지할 수 있을 뿐이다. 그러나 4차 산업기술 발전에 따라 반도체의 고집적화에 따른 소형화·저전력 소모 기술의 중요성이 부각되면서 단일 가스 센서의 단순배열 구조가 갖는 대면적 문제와 높은 에너지 소모에 대한 기술적 해결방안이 필요하게 되었다. 또한, 반도체 등 유·무기 케미컬을 사용하는 산업현장에서 발생하는 인체 유해가스는 ~ppb급 농도에서 인체에 치명적인 질환을 초래하므로 기존의 ~ppm급 농도 분석 감지 센서로는 안전관리가 어려운 실정이다.Conventionally, in order to simultaneously analyze reducing gas and oxidizing gas, CO 2 and NO 2 gas, each gas sensor is arranged one by one on the same substrate and analyzed. The complex gas sensor of the simple arrangement method of such a single gas sensor has a problem of low economic feasibility due to high energy consumption as well as an increase in volume. In addition, most of the gas sensors are catalytic combustion, resistive, or electrochemical gas sensors, and can only detect gases with a concentration of ~ppm. However, with the development of the 4th industrial technology, the importance of miniaturization and low power consumption technology has been highlighted due to the high integration of semiconductors, and a technical solution to the large area problem and high energy consumption of the simple array structure of a single gas sensor has become necessary. In addition, harmful gases to the human body generated at industrial sites using organic and inorganic chemicals such as semiconductors cause fatal diseases to the human body at ~ppb concentrations, so it is difficult to manage safety with existing ~ppm class concentration analysis sensors.

대한민국 등록특허공보 10-0809421Republic of Korea Registered Patent Publication 10-0809421 대한민국 공개특허공보 10-2020-0080481Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0080481 대한민국 등록특허공보 10-0940524Republic of Korea Registered Patent Publication 10-0940524

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, CO2와 NO2 가스의 ~ppb급 농도 감지를 위해 Field effect transistor(FET) 구조를 이용함으로써 2종 이상의 가스를 구분하여 감지할 수 있도록 2종 이상의 선택적 가스 감지물질 혹은 전기적 출력신호의 매개변수를 2종 이상으로 나누는 새로운 가스 센서에 대한 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and detects two or more types of gases separately by using a field effect transistor (FET) structure to detect ~ppb concentrations of CO 2 and NO 2 gases. Its purpose is to provide an invention for a new gas sensor that divides two or more types of selective gas sensing materials or parameters of an electrical output signal into two or more types so that

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

전술한 본 발명의 목적은, 소스 전극과 제1 드레인 전극 사이의 FET 채널에 산화성 가스 감지물질이 증착되는 산화성 가스 감지물질층, 소스 전극과 제2 드레인 전극 사이의 FET 채널에 환원성 가스 감지물질이 증착되는 환원성 가스 감지물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서를 제공함으로써 달성될 수 있다.An object of the present invention described above is to provide an oxidizing gas sensing material layer in which an oxidizing gas sensing material is deposited in the FET channel between the source electrode and the first drain electrode, and a reducing gas sensing material in the FET channel between the source electrode and the second drain electrode. This can be achieved by providing a composite gas sensing sensor having a FET structure, characterized in that it includes a deposited reducing gas sensing material layer.

또한, 소스 전극은 FET 구조의 중심에 배치되고, 제1 드레인 전극과 제2 드레인 전극은 동일 수평면상에서 소스 전극을 기준으로 양측에 배치됨으로써 산화성 가스에 반응하는 산화성 FET 채널과 환원성 가스에 반응하는 환원성 FET 채널이 동일 수평면상에 형성된다.In addition, the source electrode is disposed at the center of the FET structure, and the first drain electrode and the second drain electrode are disposed on both sides of the source electrode on the same horizontal plane, thereby providing an oxidizing FET channel that reacts to an oxidizing gas and a reducing one that reacts to a reducing gas. FET channels are formed on the same horizontal plane.

또한, 산화성 가스 감지물질층은 소스 전극과 제1 드레인 전극 일부를 덮도록 증착되며, 환원성 가스 감지물질층은 소스 전극과 제2 드레인 전극 일부를 덮도록 증착된다.In addition, the oxidizing gas sensing material layer is deposited to cover the source electrode and part of the first drain electrode, and the reducing gas sensing material layer is deposited to cover the source electrode and part of the second drain electrode.

또한, 기판, 기판의 후면에 형성되는 백게이트 전극, 기판의 상면에 형성되는 절연층을 포함하며, 소스 전극, 제1,2 드레인 전극, 산화성 가스 감지물질층 및 환원성 가스 감지물질층은 절연층의 상면에 형성된다.In addition, it includes a substrate, a back gate electrode formed on the rear surface of the substrate, and an insulating layer formed on the upper surface of the substrate, wherein the source electrode, the first and second drain electrodes, the oxidizing gas sensing material layer, and the reducing gas sensing material layer are insulating layers. formed on the upper surface of

또한, 온도 조절을 통해 산화성 가스 감지물질 및 환원성 가스 감지물질이 각각의 가스와 반응이 상대적으로 잘 일어나도록 하며, 절연층의 상면에 배치는 히터를 더 포함한다.In addition, the oxidizing gas sensing material and the reducing gas sensing material relatively well react with each gas through temperature control, and further includes a heater disposed on the upper surface of the insulating layer.

또한, 히터의 온도를 측정하도록 절연층의 상면에 배치되는 온도 센서를 더 포함한다.In addition, a temperature sensor disposed on the upper surface of the insulating layer to measure the temperature of the heater is further included.

또한, 산화성 가스 감지물질층에 증착되는 산화성 가스 감지물질은, WO3, SnO2, ZnO 중 적어도 어느 하나의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 중 적어도 어느 하나의 탄소 재료를 포함하여 구성되며, 산화성 가스에 반응하는 산화성 FET 채널을 형성하고, 환원성 가스 감지물질층에 증착되는 환원성 가스 감지물질은 BaTiO3, CuO, La2O3 중 적어도 어느 하나의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 중 적어도 어느 하나의 탄소 재료를 포함하여 구성되며, 환원성 가스에 반응하는 환원성 FET 채널을 형성한다.In addition, the oxidizing gas sensing material deposited on the oxidizing gas sensing material layer includes at least one metal oxide selected from among WO 3 , SnO 2 , and ZnO, or at least one carbon material selected from among Graphene and Carbon nanotubes. Forms an oxidative FET channel that reacts to, and the reducing gas sensing material deposited on the reducing gas sensing material layer is at least one metal oxide of BaTiO 3 , CuO, and La 2 O 3 or at least one carbon of Graphene and Carbon nanotubes. It is composed of a material and forms a reducing FET channel that reacts to a reducing gas.

한편, 본 발명의 목적은 소스 전극과 드레인 전극 사이의 산화성 FET 채널에 산화성 가스 감지물질이 증착되는 산화성 가스 감지물질층, 소스 전극과 드레인 전극 사이의 환원성 FET 채널에 환원성 가스 감지물질이 증착되는 환원성 가스 감지물질층을 포함하며, 산화성 FET 채널과 환원성 FET 채널은 서로 다른 수평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서를 제공함으로써 달성될 수 있다.Meanwhile, an object of the present invention is an oxidizing gas sensing material layer in which an oxidizing gas sensing material is deposited in an oxidizing FET channel between a source electrode and a drain electrode, and a reducing gas sensing material in which a reducing gas sensing material is deposited in a reducing FET channel between the source electrode and the drain electrode. It can be achieved by providing a composite gas sensing sensor having a FET structure, including a gas sensing material layer, wherein the oxidizing FET channel and the reducing FET channel are formed on different horizontal planes.

또한, 소스 전극과 드레인 전극은 양측에 배치되고, 산화성 가스 감지물질층과 환원성 가스 감지물질층은 소스 전극과 드레인 전극 사이에 복층으로 형성된다.In addition, the source electrode and the drain electrode are disposed on both sides, and the oxidizing gas sensing material layer and the reducing gas sensing material layer are formed as a double layer between the source electrode and the drain electrode.

또한, 복층으로 이루어진 산화성 가스 감지물질층과 환원성 가스 감지물질층은 상측에 위치한 가스 감지물질층에 통로 또는 기공이 형성됨으로써 하측에 위치한 다른 가스 감지물질층으로 가스가 통과하여 반응될 수 있도록 한다.In addition, the oxidizing gas sensing material layer and the reducing gas sensing material layer formed of multiple layers allow gas to pass through and react to another gas sensing material layer positioned below by forming passages or pores in the upper gas sensing material layer.

또한, 기판, 기판의 후면에 형성되는 백게이트 전극, 기판의 상면에 형성되는 절연층을 포함하며, 소스 전극, 드레인 전극 및 복층으로 이루어진 가스 감지물질층 중 어느 하나는 절연층의 상면에 형성된다.In addition, it includes a substrate, a back gate electrode formed on the rear surface of the substrate, and an insulating layer formed on the upper surface of the substrate, and any one of the source electrode, the drain electrode, and a multi-layered gas sensing material layer is formed on the upper surface of the insulating layer. .

또한, 상측에 위치한 가스 감지물질층과 하측에 위치한 다른 가스 감지물질층의 사이 공간에 절연 물질이 증착되는 스페이서층을 더 포함한다.In addition, a spacer layer in which an insulating material is deposited is further included in a space between an upper gas sensing material layer and another lower gas sensing material layer.

또한, 온도 조절을 통해 산화성 가스 감지물질 및 환원성 가스 감지물질이 각각의 가스와 반응이 상대적으로 잘 일어나도록 하며, 절연층에 배치되는 히터를 더 포함한다.In addition, the oxidizing gas sensing material and the reducing gas sensing material may react relatively well with each gas through temperature control, and further include a heater disposed on the insulating layer.

또한, 히터의 온도를 측정하도록 절연층에 배치되는 온도 센서를 더 포함한다.In addition, a temperature sensor disposed on the insulating layer to measure the temperature of the heater is further included.

또한, 산화성 가스 감지물질층에 증착되는 산화성 가스 감지물질은, WO3, SnO2, ZnO 중 적어도 어느 하나의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 중 적어도 어느 하나의 탄소 재료를 포함하여 구성되며, 산화성 가스에 반응하는 산화성 FET 채널을 형성하고, 환원성 가스 감지물질층에 증착되는 환원성 가스 감지물질은, BaTiO3, CuO, La2O3 중 적어도 어느 하나의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 중 적어도 어느 하나의 탄소 재료를 포함하여 구성되며, 환원성 가스에 반응하는 환원성 FET 채널을 형성한다.In addition, the oxidizing gas sensing material deposited on the oxidizing gas sensing material layer includes at least one metal oxide selected from among WO 3 , SnO 2 , and ZnO, or at least one carbon material selected from among Graphene and Carbon nanotubes. Forms an oxidative FET channel that reacts to, and the reducing gas sensing material deposited on the reducing gas sensing material layer is BaTiO 3 , CuO, La 2 O 3 At least one metal oxide or Graphene, At least one of carbon nanotubes It is composed of a carbon material and forms a reducing FET channel that reacts to a reducing gas.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 같이 드레인 전극을 2개 사용하여 CO2, NO2 감지물질을 나란하게 배열한 구조는 가스의 흡착 면적을 넓게 할 수 있는 효과가 있고, 드레인 전극을 1개 사용한 센서 구조에서는 NO2 감지물질 아래에 CO2 감지물질을 배열하거나 CO2 감지물질 아래에 NO2 감지물질을 배열하여 2중층 구조를 가지도록 하여 센서의 크기를 소형화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the structure in which the CO 2 and NO 2 sensing materials are arranged side by side using two drain electrodes has an effect of widening the adsorption area of gas, and a sensor using one drain electrode. In the structure, the size of the sensor can be reduced by arranging the CO 2 sensing material under the NO 2 sensing material or arranging the NO 2 sensing material under the CO 2 sensing material to have a double layer structure.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 FET 구조의 복합 가스 감지 센서를 도시한 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 FET 구조의 복합 가스 감지 센서를 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 산화성 가스 감지물질층이 하측에 증착 형성되고, 환원성 가스 감지물질층이 산화성 가스 감지물질층의 상측에 증착 형성된 것을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 산화성 가스와 환원성 가스가 각각 감지물질에 흡착되었을 때의 전자의 이동을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 FET 구조의 복합 가스 감지 센서의 드레인 전압 및 게이트 전압을 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스페이스층이 환원성 가스 감지물질층의 상측에 증착 형성된 것을 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스페이스층이 산화성 가스 감지물질층의 상측에 증착 형성된 것을 도시한 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited to those described in the drawings. It should not be construed as limiting.
1 and 2 are diagrams showing a complex gas detection sensor having an FET structure according to a first embodiment of the present invention;
3 and 4 are diagrams showing a complex gas detection sensor having an FET structure according to a second embodiment of the present invention;
5 is a view showing that an oxidizing gas sensing material layer is deposited on the lower side and a reducing gas sensing material layer is deposited on the upper side of the oxidizing gas sensing material layer according to an embodiment of the present invention;
6 is a diagram showing the movement of electrons when an oxidizing gas and a reducing gas are respectively adsorbed on a sensing material according to an embodiment of the present invention;
7 is a diagram showing a drain voltage and a gate voltage of a complex gas detection sensor having an FET structure according to an embodiment of the present invention;
8 is a view showing that a space layer is deposited and formed on an upper side of a reducing gas sensing material layer according to an embodiment of the present invention;
9 is a view showing that a spacer layer is deposited and formed on an upper side of an oxidizing gas sensing material layer according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and the entire configuration described in the present embodiment cannot be said to be essential as a solution to the present invention. In addition, descriptions of matters obvious to prior art and those skilled in the art may be omitted, and descriptions of these omitted components (methods) and functions may be sufficiently referred to within the scope not departing from the technical spirit of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 FET 구조의 복합 가스 감지 센서는 산화성 가스와 환원성 가스를 선택적으로 동시에 감지할 수 있는 감지 센서이다. 산화성 가스는 일예로서 NO2이고, 환원성 가스는 일예로서 CO2일 수 있다. 이러한 산화성 가스와 환원성 가스를 ppb급으로 농도 감지하기 위해서는 본 발명에 따른 FET(Field Effect Transistor) 구조의 전계효과를 도입하여야 한다. 특히 MOSFET 구조를 이용한 본 발명의 복합 가스 감지 센서는 2종 이상의 가스를 구분하여 감지할 수 있다. 이하에서 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 FET 구조의 복합 가스 감지 센서에 대해 자세히 설명하기로 한다. 다만, 반도체 FET의 구조와 원리에 대해서는 상세히 설명하지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 참조할 수 있다. A composite gas detection sensor having an FET structure according to an embodiment of the present invention is a detection sensor capable of selectively and simultaneously detecting an oxidizing gas and a reducing gas. The oxidizing gas may be, for example, NO 2 , and the reducing gas may be, for example, CO 2 . In order to detect the concentration of the oxidizing gas and the reducing gas at the ppb level, the field effect of the FET (Field Effect Transistor) structure according to the present invention should be introduced. In particular, the complex gas detection sensor of the present invention using a MOSFET structure can detect two or more types of gases separately. Hereinafter, a composite gas detection sensor having an FET structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the structure and principle of the semiconductor FET will not be described in detail, but reference can be made within the scope not departing from the technical spirit of the present invention.

(제 1 실시예)(First embodiment)

본 발명의 제1 실시예에 따른 FET 구조의 복합 가스 감지 센서(이하에서는 복합 가스 감지 센서라 함)는 산화성 가스 감지물질층(121)과 환원성 가스 감지물질층(122)이 동일 수평면상에 소스 전극(102)을 기준을 좌측과 우측에 형성된다. 이를 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복합 가스 감지 센서는 백게이트 전극(101), 실리콘 기판(111), 절연층(112), 소스 전극(102), 복수의 드레인 전극(103,104)을 포함한다.In the complex gas detection sensor (hereinafter referred to as a composite gas detection sensor) of the FET structure according to the first embodiment of the present invention, the oxidizing gas sensing material layer 121 and the reducing gas sensing material layer 122 are on the same horizontal plane as the source Electrodes 102 are formed on the left and right sides of the reference. To this end, as shown in FIGS. 1 and 2, the composite gas detection sensor includes a back gate electrode 101, a silicon substrate 111, an insulating layer 112, a source electrode 102, and a plurality of drain electrodes 103 and 104. include

본 발명의 일실시예에 따른 백게이트 전극(101)은 백금(Pt) 또는 금(Au) 성분으로 이루어지며, 실리콘 기판(111)의 후면에 형성된다. 이는 산화성 가스 감지물질과 환원성 가스 감지물질을 이용하여 FET 채널을 형성하기 위해 기판(111)의 후면에 게이트 전극을 형성하기 때문이다.The back gate electrode 101 according to an embodiment of the present invention is made of platinum (Pt) or gold (Au) and is formed on the rear surface of the silicon substrate 111 . This is because a gate electrode is formed on the rear surface of the substrate 111 to form an FET channel using an oxidizing gas sensing material and a reducing gas sensing material.

본 발명의 일실시예에 따른 절연층(112)은 일예로서 SiO2로 이루어질 수 있다. 절연층(112)의 상면에는 소스 전극(102), 제1,2 드레인 전극(103,104), 산화성 가스 감지물질층(121), 환원성 가스 감지물질층(122)이 형성된다.The insulating layer 112 according to one embodiment of the present invention may be made of, for example, SiO 2 . A source electrode 102 , first and second drain electrodes 103 and 104 , an oxidizing gas sensing material layer 121 , and a reducing gas sensing material layer 122 are formed on an upper surface of the insulating layer 112 .

본 발명의 일실시예에 따른 소스 전극(102)은 절연층(112) 상면의 중심 영역에 형성된다. 소스 전극(102)을 중심 영역에 형성함으로써 산화성 FET 채널과 환원성 FET 채널을 동일 평면상에 형성할 수 있고, 산화성 가스와 환원성 가스를 선택적으로 감지할 수 있다.The source electrode 102 according to an embodiment of the present invention is formed in the central region of the upper surface of the insulating layer 112 . By forming the source electrode 102 in the central region, the oxidizing FET channel and the reducing FET channel can be formed on the same plane, and the oxidizing gas and the reducing gas can be selectively sensed.

본 발명의 일실시예에 따른 제1 드레인 전극(103)은 도 1을 기준으로 소스 전극(102)의 좌측에 형성되며, 제2 드레인 전극(104)은 소스 전극(102)의 우측에 형성된다. 따라서 제1 드레인 전극(103)과 소스 전극(102)의 사이에 산화성 FET 채널이 형성되고, 제2 드레인 전극(104)과 소스 전극(102)의 사이에 환원성 FET 채널이 형성될 수 있다. 이에 따라 산화성 FET 채널과 환원성 FET 채널은 소스 전극(102)을 공통으로 하여 각각 좌측 및 우측에 형성된다.The first drain electrode 103 according to an embodiment of the present invention is formed on the left side of the source electrode 102 based on FIG. 1, and the second drain electrode 104 is formed on the right side of the source electrode 102. . Accordingly, an oxidizing FET channel may be formed between the first drain electrode 103 and the source electrode 102 , and a reducing FET channel may be formed between the second drain electrode 104 and the source electrode 102 . Accordingly, the oxidizing FET channel and the reducing FET channel share the source electrode 102 and are formed on the left and right sides, respectively.

본 발명의 일실시예에 따른 산화성 가스 감지물질층(121)은 제1 드레인 전극(103)과 소스 전극(102)의 사이에 산화성 가스 감지물질이 증착됨으로써 산화성 FET 채널을 형성하고, 환원성 가스 감지물질층(122)은 제2 드레인 전극(104)과 소스 전극(102)의 사이에 환원성 가스 감지물질이 증착됨으로써 환원성 FET 채널을 형성한다.In the oxidizing gas sensing material layer 121 according to an embodiment of the present invention, an oxidizing gas sensing material is deposited between the first drain electrode 103 and the source electrode 102 to form an oxidizing FET channel and detect a reducing gas In the material layer 122 , a reducing gas sensing material is deposited between the second drain electrode 104 and the source electrode 102 to form a reducing FET channel.

산화성 가스가 산화성 가스 감지물질층(121)에 흡착되어 반응하면 산화성 FET 채널을 흐르는 제1 드레인 전류가 변하고, 환원성 가스가 환원성 가스 감지물질층(122)에 흡착되어 반응하면 환원성 FET 채널을 흐르는 제2 드레인 전류가 변한다. 이러한 산화성 FET 채널 및 환원성 FET 채널을 흐르는 제1,2 드레인 전류의 변화를 측정함으로써 산화성 가스 또는 환원성 가스를 선택적으로 감지할 수 있다.When the oxidizing gas is adsorbed on the oxidizing gas sensing material layer 121 and reacts, the first drain current flowing through the oxidizing FET channel changes, and when the reducing gas is adsorbed on the reducing gas sensing material layer 122 and reacts, the first drain current flowing through the reducing FET channel 2 Drain current changes. An oxidizing gas or a reducing gas may be selectively sensed by measuring changes in first and second drain currents flowing through the oxidizing FET channel and the reducing FET channel.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 산화성 가스 감지물질층(121)은 소스 전극(102)의 일부와 제1 드레인 전극(103)의 일부를 덮도록 증착된다. 또한, 환원성 가스 감지물질층(122)은 소스 전극(102)의 일부와 제2 드레인 전극(104)의 일부를 덮도록 증착된다.Meanwhile, as shown in FIGS. 1 and 2 , the oxidizing gas sensing material layer 121 is deposited to cover a portion of the source electrode 102 and a portion of the first drain electrode 103 . In addition, the reducing gas sensing material layer 122 is deposited to cover a portion of the source electrode 102 and a portion of the second drain electrode 104 .

산화성 가스 감지물질층에 증착되는 산화성 가스 감지물질은 WO3, SnO2, ZnO 등의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 등의 탄소재료를 이용하여 구성될 수 있으며, 산화성 가스에 반응하는 산화성 FET 채널을 형성한다. 환원성 가스 감지물질층에 증착되는 환원성 가스 감지물질은 BaTiO3, CuO, La2O3 등의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 등의 탄소재료를 이용하여 구성될 수 있으며, 환원성 가스에 반응하는 환원성 FET 채널을 형성한다.The oxidizing gas sensing material deposited on the oxidizing gas sensing material layer may be composed of metal oxides such as WO 3 , SnO 2 , and ZnO, or carbon materials such as Graphene and carbon nanotubes. form The reducing gas sensing material deposited on the reducing gas sensing material layer may be composed of metal oxides such as BaTiO 3 , CuO, and La 2 O 3 or carbon materials such as Graphene and Carbon nanotubes, and a reducing FET that reacts to the reducing gas. form a channel

본 발명의 일실시예에 따른 히터(131)는 온도 조절을 통해 산화성 가스 감지물질 및 환원성 가스 감지물질이 각각의 가스와 반응이 상대적으로 잘 일어나도록 한다, 히터(131)는 소스 전극(102), 제1,2 드레인 전극(103,104), 산화성 가스 감지물질층(121) 및 환원성 가스 감지물질층(122)과 동일 수평면상에 배치된다. 즉, 절연층(112)의 상면에 배치 형성된다. 히터(131)는 외부 전원에 의해 전원이 공급됨으로써 대략 600도씨까지 온도 조절이 될 수 있으며, 온도 조절은 제어부(도면 미도시)를 통해 제어할 수 있다.The heater 131 according to an embodiment of the present invention allows the oxidizing gas sensing material and the reducing gas sensing material to react relatively well with each gas through temperature control. The heater 131 is the source electrode 102 , the first and second drain electrodes 103 and 104, the oxidizing gas sensing material layer 121 and the reducing gas sensing material layer 122 are disposed on the same horizontal plane. That is, it is disposed and formed on the upper surface of the insulating layer 112 . The heater 131 can be heated up to approximately 600 degrees Celsius by being powered by an external power source, and the temperature control can be controlled through a controller (not shown).

본 발명의 일실시예에 따른 온도 센서(도면 미도시)는 히터(131)의 온도를 측정하도록 소스 전극(102), 제1,2 드레인 전극(103,104), 산화성 가스 감지물질층(121) 및 환원성 가스 감지물질층(122)과 동일 수평면상에 배치된다. 즉, 절연층(112)의 상면에 배치 형성된다.A temperature sensor (not shown) according to an embodiment of the present invention includes a source electrode 102, first and second drain electrodes 103 and 104, an oxidizing gas sensing material layer 121 to measure the temperature of a heater 131, and It is disposed on the same horizontal plane as the reducing gas sensing material layer 122 . That is, it is disposed and formed on the upper surface of the insulating layer 112 .

(제 2 실시예)(Second embodiment)

본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 가스 감지 센서는 산화성 가스 감지물질층(221) 및 환원성 가스 감지물질층(222)이 제1 실시예와 달리 복층 또는 2층 구조로 형성된다. 이를 위해 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 복합 가스 감지 센서는 게이트 전극(201), 소스 전극(202), 드레인 전극(203), 실리콘 기판(211), 절연층(212)을 포함한다.In the composite gas detection sensor according to the second embodiment of the present invention, the oxidizing gas sensing material layer 221 and the reducing gas sensing material layer 222 are formed in a multi-layer or two-layer structure, unlike the first embodiment. To this end, as shown in FIGS. 3 and 4 , the complex gas detection sensor includes a gate electrode 201 , a source electrode 202 , a drain electrode 203 , a silicon substrate 211 , and an insulating layer 212 .

실리콘 기판(211), 절연층(212), 및 게이트 전극(201)은 제1 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.The description of the silicon substrate 211, the insulating layer 212, and the gate electrode 201 will be substituted for the description of the first embodiment.

본 발명의 일실시예에 따른 소스 전극(202)은 도 3 및 도 4를 기준으로 절연층(212)의 상면의 좌측에 형성되고, 드레인 전극(203)은 절연층(212)의 상면의 우측에 형성된다. 소스 전극(202)과 드레인 전극(203)이 각각 좌측 및 우측에 형성되기 때문에 소스 전극(202)과 드레인 전극(203)의 사이 공간에 산화성 FET 채널 및 환원성 FET 채널이 복층으로 형성될 수 있다. The source electrode 202 according to an embodiment of the present invention is formed on the left side of the upper surface of the insulating layer 212 with reference to FIGS. 3 and 4, and the drain electrode 203 is formed on the right side of the upper surface of the insulating layer 212. is formed in Since the source electrode 202 and the drain electrode 203 are formed on the left and right sides, respectively, the oxidizing FET channel and the reducing FET channel may be formed in double layers in the space between the source electrode 202 and the drain electrode 203.

본 발명의 일실시예에 따른 산화성 가스 감지물질층(221)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 환원성 가스 감지물질층(222)의 상측에 형성된다. 즉, 환원성 가스 감지물질층(222)이 절연층(212)의 상측에 증착 형성되고, 환원성 가스 감지물질층(222)의 상측에 산화성 가스 감지물질층(221)이 증착 형성된다. 산화성 가스 감지물질층(221)은 산화성 FET 채널을 형성하고, 환원성 가스 감지물질층(222)은 환원성 FET 채널을 형성한다. 따라서 산화성 가스가 산화성 가스 감지물질에 흡착되어 반응하면 산화성 FET 채널을 흐르는 드레인 전류가 변하고, 또한 환원성 가스가 환원성 가스 감지물질에 흡착되어 반응하면 환원성 FET 채널을 흐르는 드레인 전류가 변한다. 이러한 각각의 드레인 전류의 변화를 측정하여 가스를 선택적으로 감지할 수 있다. 산화성 가스 감지물질층(221)에는 통로 또는 기공(221a)을 형성하는 것이 바람직하다. 통로 또는 기공(221a)을 따라 환원성 가스가 산화성 가스 감지물질층(221)의 하측에 위치한 환원성 가스 감지물질층(222)으로 들어가 반응할 수 있다.The oxidizing gas sensing material layer 221 according to an embodiment of the present invention is formed on the upper side of the reducing gas sensing material layer 222 as shown in FIGS. 3 and 4 . That is, the reducing gas sensing material layer 222 is deposited on the insulating layer 212 and the oxidizing gas sensing material layer 221 is deposited on the reducing gas sensing material layer 222 . The oxidizing gas sensing material layer 221 forms an oxidizing FET channel, and the reducing gas sensing material layer 222 forms a reducing FET channel. Accordingly, when the oxidizing gas is adsorbed and reacted to the oxidizing gas sensing material, the drain current flowing through the oxidizing FET channel is changed, and when the reducing gas is adsorbed and reacted to the reducing gas sensing material, the drain current flowing through the reducing FET channel is changed. The gas can be selectively sensed by measuring the change of each drain current. It is preferable to form passages or pores 221a in the oxidizing gas sensing material layer 221 . The reducing gas may enter the reducing gas sensing material layer 222 located below the oxidizing gas sensing material layer 221 along the passage or the pore 221a and react thereto.

한편, 산화성 가스 감지물질층(221)과 환원성 가스 감지물질층(222)의 증착 위치와 관련하여 도 3과 다른 예를 설명하기로 한다. 도 5에 도시된 바와 같이 산화성 가스 감지물질층(221)이 환원성 가스 감지물질층(222)의 하측에 증착 형성될 수 있다. 따라서 산화성 가스 감지물질층(221)이 절연층(212)의 상측에 증착 형성되고, 환원성 가스 감지물질층(222)이 산화성 가스 감지물질층(221)의 상측에 증착 형성될 수 있다. 이때에는 환원성 가스 감지물질층(222)이 산화성 가스 감지물질층(221)의 상측에 위치하기 때문에 산화성 가스가 통과될 수 있는 통로 또는 기공(222a)이 환원성 가스 감지물질층(222)에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 도 3은 환원성 가스 통로(221a)가 산화성 가스 감지물질층(221)에 형성되고, 도 5는 산화성 가스 통로(222a)가 환원성 가스 감지물질층(222)에 형성된다.Meanwhile, an example different from that of FIG. 3 will be described in relation to the deposition positions of the oxidizing gas sensing material layer 221 and the reducing gas sensing material layer 222 . As shown in FIG. 5 , the oxidizing gas sensing material layer 221 may be deposited and formed on the lower side of the reducing gas sensing material layer 222 . Accordingly, the oxidizing gas sensing material layer 221 may be deposited on the insulating layer 212 and the reducing gas sensing material layer 222 may be deposited on the oxidizing gas sensing material layer 221 . In this case, since the reducing gas sensing material layer 222 is located above the oxidizing gas sensing material layer 221, passages or pores 222a through which the oxidizing gas can pass are formed in the reducing gas sensing material layer 222. it is desirable Accordingly, in FIG. 3 , the reducing gas passage 221a is formed in the oxidizing gas sensing material layer 221 , and in FIG. 5 , the oxidizing gas passage 222a is formed in the reducing gas sensing material layer 222 .

본 발명의 가스는 감지물질을 산화시키는 산화성 가스와 감지물질을 환원시키는 환원성 가스로 나눌 수 있다. 대표적인 산화성 가스에는 이산화질소(NO2)가 있으며, 환원성 가스에는 이산화탄소(CO2)가 있다. 이때, 도 6과 같이 산화성 가스 감지물질층(221)에 산화성 가스가 흡착하여 반응하면, 전자(electron)가 산화성 가스를 흡착한 감지물질의 표면에서 산화성 가스분자로 이동함으로써 산화성 FET 채널에 흐르는 드레인 전류가 변하고 이에 따라 드레인 전류의 변화를 통한 문턱전압, 공핍층의 길이(또는 두께), 저항값의 변화량을 통해 산화성 가스 분자를 정량적으로 감지할 수 있다. The gas of the present invention can be divided into an oxidizing gas that oxidizes the sensing material and a reducing gas that reduces the sensing material. A typical oxidizing gas is nitrogen dioxide (NO 2 ), and a reducing gas is carbon dioxide (CO 2 ). At this time, as shown in FIG. 6, when the oxidizing gas is adsorbed and reacted to the oxidizing gas sensing material layer 221, electrons move from the surface of the sensing material adsorbed to the oxidizing gas molecules to the oxidizing gas molecules, thereby forming a drain flowing through the oxidizing FET channel. As the current changes, the oxidizing gas molecules can be quantitatively sensed through the threshold voltage through the change in the drain current, the length (or thickness) of the depletion layer, and the amount of change in the resistance value.

동일한 원리로 환원성 가스 감지물질층(222)에 환원성 가스가 흡착하여 반응하면, 전자(electron)가 환원성 가스에서 환원성 가스를 흡착한 감지물질의 표면으로 이동함으로써 환원성 FET 채널에 흐르는 드레인 전류가 변하고 이에 따라 드레인 전류의 변화를 통한 문턱전압, 공핍층의 길이(또는 두께), 저항값의 변화량을 통해 환원성 가스 분자를 정량적으로 감지할 수 있다.In the same principle, when the reducing gas is adsorbed and reacted to the reducing gas sensing material layer 222, electrons move from the reducing gas to the surface of the sensing material adsorbing the reducing gas, thereby changing the drain current flowing in the reducing FET channel. Accordingly, reducing gas molecules can be quantitatively sensed through changes in threshold voltage, depletion layer length (or thickness), and resistance through changes in drain current.

도 7에 도시된 바와 같이 게이트 전극(201)에 채널 형성에 필요한 최소 전압 이상을 인가하면 불규칙적으로 놓인 전하 또는 쌍극자들이 규칙적으로 배열되면서 산화성 가스 감지물질층(221) 및 환원성 가스 감지물질층(222)에 각각 FET 채널이 다층으로 형성된다. 또한, 드레인 전압(VDS)의 인가를 통해 FET 채널 내의 전하의 농도를 제어함으로써 각각의 FET 채널을 통해 흐르는 드레인 전류의 크기와 흡착 가스의 농도에 따른 민감도를 조절할 수 있다.As shown in FIG. 7 , when a voltage higher than the minimum voltage necessary for forming a channel is applied to the gate electrode 201, the oxidizing gas sensing material layer 221 and the reducing gas sensing material layer 222 are formed as irregularly placed charges or dipoles are regularly arranged. ), each FET channel is formed in multiple layers. In addition, by controlling the concentration of charges in the FET channel through the application of the drain voltage (V DS ), the sensitivity according to the magnitude of the drain current flowing through each FET channel and the concentration of the adsorbed gas can be adjusted.

도 3 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 히터(231)와 제1,2 온도센서(232a,232b)는 각각 절연층(212) 내에 배치되는 것이 바람직하다. 히터 및 온도센서에 대해서는 제1 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.Referring to FIGS. 3 and 5 , the heater 231 and the first and second temperature sensors 232a and 232b according to an embodiment of the present invention are preferably disposed in the insulating layer 212 , respectively. The heater and temperature sensor will be replaced with the description of the first embodiment.

본 발명의 일실시예에 따른 스페이스층(223)은 도 8에 도시된 바와 같이 환원성 가스 감지물질층(222)의 상측에 증착 형성된다. 스페이스층(223)의 상측에는 산화성 가스 감지물질층(221)의 증착 형성된다. 스페이스층(223)은 절연 물질인 SiO2 또는 SiC 등 절연층일 수 있다. 스페이스층(223)에 의해 산화성 FET 채널 또는 환원성 FET 채널을 흐르는 드레인 전류의 정확도를 높일 수 있다. As shown in FIG. 8 , the spacer layer 223 according to an embodiment of the present invention is deposited on the reducing gas sensing material layer 222 . An oxidizing gas sensing material layer 221 is deposited on the upper side of the spacer layer 223 . The space layer 223 may be an insulating material such as SiO 2 or SiC. Accuracy of the drain current flowing through the oxidizing FET channel or the reducing FET channel can be increased by the spacer layer 223 .

한편, 도 9에 도시된 바와 같이 스페이스층(223)은 산화성 가스 감지물질층(221)의 상측에 증착 형성될 수 있다. 스페이스층(223)의 상측에는 환원성 가스 감지물질층(222)이 증착 형성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 9 , the spacer layer 223 may be deposited and formed on the upper side of the oxidizing gas sensing material layer 221 . A reducing gas sensing material layer 222 may be deposited and formed on the upper side of the spacer layer 223 .

본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다. In describing the present invention, descriptions of matters obvious to those skilled in the art and those skilled in the art may be omitted, and descriptions of these omitted components (methods) and functions will be sufficiently referred to within the scope that does not depart from the technical spirit of the present invention. You will be able to. In addition, the above-described components of the present invention have been described for convenience of description of the present invention, but components not described herein may be added within a range that does not deviate from the technical spirit of the present invention.

상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.The description of the configuration and function of each part described above has been separately described for convenience of explanation, but any one configuration and function may be implemented by integrating into other components or implemented in more subdivided form, if necessary.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Although the above has been described with reference to one embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications are possible. That is, those skilled in the art will easily understand that many modifications are possible without departing from the gist of the present invention. In addition, when it is determined that the detailed description of known functions and their configurations related to the present invention or the coupling relationship of each component of the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted. something to do.

101 : 게이트 전극
102 : 소스 전극
103 : 제1 드레인 전극
104 : 제2 드레인 전극
111 : Si 기판
112 : SiO2 절연층
121 : 산화성 가스 감지물질층
122 : 환원성 가스 감지물질층
131 : 히터
201 : 게이트 전극
202 : 소스 전극
203 : 드레인 전극
211 : Si 기판
212 : SiO2 절연층
221 : 산화성 가스 감지물질층
221a : 기공
222 : 환원성 가스 감지물질층
222a : 기공
223 : 스페이스층
231 : 히터
232a : 제1 온도센서
232b : 제2 온도센서101: gate electrode
102: source electrode
103: first drain electrode
104: second drain electrode
111: Si substrate
112: SiO2 insulating layer
121: oxidizing gas sensing material layer
122: reducing gas sensing material layer
131: heater
201: gate electrode
202: source electrode
203: drain electrode
211 Si substrate
212: SiO2 insulating layer
221: oxidizing gas sensing material layer
221a: pore
222: reducing gas sensing material layer
222a: pore
223: space layer
231: heater
232a: first temperature sensor
232b: second temperature sensor

Claims (15)

소스 전극과 제1 드레인 전극 사이의 FET 채널에 산화성 가스 감지물질이 증착되는 산화성 가스 감지물질층,
상기 소스 전극과 제2 드레인 전극 사이의 FET 채널에 환원성 가스 감지물질이 증착되는 환원성 가스 감지물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
An oxidizing gas sensing material layer in which an oxidizing gas sensing material is deposited in the FET channel between the source electrode and the first drain electrode;
A composite gas detection sensor with an FET structure, characterized in that it comprises a reducing gas sensing material layer in which a reducing gas sensing material is deposited in the FET channel between the source electrode and the second drain electrode.
 제 1 항에 있어서,
상기 소스 전극은 FET 구조의 중심에 배치되고, 제1 드레인 전극과 제2 드레인 전극은 동일 수평면상에서 상기 소스 전극을 기준으로 양측에 배치됨으로써 산화성 가스에 반응하는 산화성 FET 채널과 환원성 가스에 반응하는 환원성 FET 채널이 동일 수평면상에 형성하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 1,
The source electrode is disposed at the center of the FET structure, and the first drain electrode and the second drain electrode are disposed on both sides of the source electrode on the same horizontal plane, thereby oxidizing FET channels that react to oxidizing gases and reducing gases that react to reducing gases FET structure composite gas detection sensor, characterized in that the FET channel is formed on the same horizontal plane.
 제 1 항에 있어서,
상기 산화성 가스 감지물질층은 상기 소스 전극과 제1 드레인 전극 일부를 덮도록 증착되며,
상기 환원성 가스 감지물질층은 상기 소스 전극과 제2 드레인 전극 일부를 덮도록 증착되는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 1,
The oxidizing gas sensing material layer is deposited to cover portions of the source electrode and the first drain electrode;
The reducing gas sensing material layer is a composite gas sensing sensor having an FET structure, characterized in that deposited to cover a portion of the source electrode and the second drain electrode.
 제 1 항에 있어서,
기판,
상기 기판의 후면에 형성되는 백게이트 전극,
상기 기판의 상면에 형성되는 절연층을 포함하며,
상기 소스 전극, 제1,2 드레인 전극, 산화성 가스 감지물질층 및 환원성 가스 감지물질층은 상기 절연층의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 1,
Board,
A back gate electrode formed on the rear surface of the substrate;
Including an insulating layer formed on the upper surface of the substrate,
The source electrode, the first and second drain electrodes, the oxidizing gas sensing material layer and the reducing gas sensing material layer are formed on the upper surface of the insulating layer.
 제 4 항에 있어서,
온도 조절을 통해 산화성 가스 감지물질 및 환원성 가스 감지물질이 각각의 가스와 반응이 상대적으로 잘 일어나도록 하며, 상기 절연층의 상면에 배치는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 4,
Through temperature control, the oxidizing gas sensing material and the reducing gas sensing material react with each gas relatively well, and further comprising a heater disposed on the upper surface of the insulating layer. FET structure composite gas detection sensor.
 제 5 항에 있어서,
상기 히터의 온도를 측정하도록 상기 절연층의 상면에 배치되는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 5,
The composite gas detection sensor of the FET structure, characterized in that it further comprises a temperature sensor disposed on the upper surface of the insulating layer to measure the temperature of the heater.
 제 1 항에 있어서,
산화성 가스 감지물질층에 증착되는 산화성 가스 감지물질은,
WO3, SnO2, ZnO 중 적어도 어느 하나의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 중 적어도 어느 하나의 탄소 재료를 포함하여 구성되며, 산화성 가스에 반응하는 산화성 FET 채널을 형성하고,
환원성 가스 감지물질층에 증착되는 환원성 가스 감지물질은,
BaTiO3, CuO, La2O3 중 적어도 어느 하나의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 중 적어도 어느 하나의 탄소 재료를 포함하여 구성되며, 환원성 가스에 반응하는 환원성 FET 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 1,
The oxidizing gas sensing material deposited on the oxidizing gas sensing material layer,
WO 3 , SnO 2 , ZnO of at least one metal oxide or at least one of graphene, carbon nanotubes are configured to include, and form an oxidizing FET channel that reacts to an oxidizing gas,
The reducing gas sensing material deposited on the reducing gas sensing material layer,
A FET comprising at least one metal oxide of BaTiO 3 , CuO, and La 2 O 3 or a carbon material of at least one of Graphene and Carbon nanotubes and forming a reducing FET channel that reacts to a reducing gas. Structured complex gas detection sensor.
 소스 전극과 드레인 전극 사이의 산화성 FET 채널에 산화성 가스 감지물질이 증착되는 산화성 가스 감지물질층,
상기 소스 전극과 드레인 전극 사이의 환원성 FET 채널에 환원성 가스 감지물질이 증착되는 환원성 가스 감지물질층을 포함하며,
상기 산화성 FET 채널과 환원성 FET 채널은 서로 다른 수평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
An oxidizing gas sensing material layer in which an oxidizing gas sensing material is deposited in an oxidizing FET channel between a source electrode and a drain electrode;
A reducing gas sensing material layer in which a reducing gas sensing material is deposited in a reducing FET channel between the source electrode and the drain electrode,
The FET structure composite gas detection sensor, characterized in that the oxidizing FET channel and the reducing FET channel are formed on different horizontal planes.
 제 8 항에 있어서,
상기 소스 전극과 드레인 전극은 양측에 배치되고, 상기 산화성 가스 감지물질층과 환원성 가스 감지물질층은 상기 소스 전극과 드레인 전극 사이에 복층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 8,
The source electrode and the drain electrode are disposed on both sides, and the oxidizing gas sensing material layer and the reducing gas sensing material layer are formed in a double layer between the source electrode and the drain electrode.
 제 9 항에 있어서,
상기 복층으로 이루어진 산화성 가스 감지물질층과 환원성 가스 감지물질층은 상측에 위치한 가스 감지물질층에 통로 또는 기공이 형성됨으로써 하측에 위치한 다른 가스 감지물질층으로 가스가 통과하여 반응될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 9,
The multi-layered oxidizing gas sensing material layer and the reducing gas sensing material layer are characterized in that passages or pores are formed in the gas sensing material layer located on the upper side so that gas can pass through and react with another gas sensing material layer located on the lower side. A complex gas detection sensor with a FET structure.
 제 8 항에 있어서,
기판,
상기 기판의 후면에 형성되는 백게이트 전극,
상기 기판의 상면에 형성되는 절연층을 포함하며,
상기 소스 전극, 드레인 전극 및 복층으로 이루어진 가스 감지물질층 중 어느 하나는 상기 절연층의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 8,
Board,
A back gate electrode formed on the rear surface of the substrate;
Including an insulating layer formed on the upper surface of the substrate,
FET structure composite gas detection sensor, characterized in that any one of the source electrode, the drain electrode and a gas sensing material layer consisting of a multi-layer is formed on the upper surface of the insulating layer.
 제 11 항에 있어서,
상측에 위치한 가스 감지물질층과 하측에 위치한 다른 가스 감지물질층의 사이 공간에 절연 물질이 증착되는 스페이서층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 11,
A composite gas detection sensor having an FET structure, further comprising a spacer layer in which an insulating material is deposited in a space between an upper gas sensing material layer and another lower gas sensing material layer.
 제 11 항에 있어서,
온도 조절을 통해 산화성 가스 감지물질 및 환원성 가스 감지물질이 각각의 가스와 반응이 상대적으로 잘 일어나도록 하며, 절연층에 배치되는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 11,
A composite gas detection sensor having a FET structure, characterized in that it further comprises a heater disposed on the insulating layer so that the oxidizing gas sensing material and the reducing gas sensing material react relatively well with each gas through temperature control.
 제 13 항에 있어서,
상기 히터의 온도를 측정하도록 상기 절연층에 배치되는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.
According to claim 13,
The composite gas detection sensor of the FET structure, characterized in that it further comprises a temperature sensor disposed on the insulating layer to measure the temperature of the heater.
 제 8 항에 있어서,
산화성 가스 감지물질층에 증착되는 산화성 가스 감지물질은,
WO3, SnO2, ZnO 중 적어도 어느 하나의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 중 적어도 어느 하나의 탄소 재료를 포함하여 구성되며, 산화성 가스에 반응하는 산화성 FET 채널을 형성하고,
환원성 가스 감지물질층에 증착되는 환원성 가스 감지물질은,
BaTiO3, CuO, La2O3 중 적어도 어느 하나의 금속산화물 또는 Graphene, Carbon nanotubes 중 적어도 어느 하나의 탄소 재료를 포함하여 구성되며, 환원성 가스에 반응하는 환원성 FET 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 FET 구조의 복합 가스 감지 센서.According to claim 8,
The oxidizing gas sensing material deposited on the oxidizing gas sensing material layer,
WO 3 , SnO 2 , ZnO of at least one metal oxide or at least one of graphene, carbon nanotubes are configured to include, and form an oxidizing FET channel that reacts to an oxidizing gas,
The reducing gas sensing material deposited on the reducing gas sensing material layer,
A FET comprising at least one metal oxide of BaTiO 3 , CuO, and La 2 O 3 or a carbon material of at least one of Graphene and Carbon nanotubes and forming a reducing FET channel that reacts to a reducing gas. Structured complex gas detection sensor.
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