The effect of initial Pd catalyst oxidation stale on CH$_4$sensitivity of SnO$_2$thin film sensor

Pd 촉매의 부분 산화 조절을 이용한 SnO$_2$박막 센서의 CH$_4$감도 변화 연구

A flammable gas sensor based on the $SnO_2$thin film deposited by the reactive ion assisted deposition was fabricated and ultra-thin Pd layer as catalyst was adsorbed at surface by ion beam sputtering. The initial oxidation states of Pd catalyst were controlled to investigate the role of Pd in the sensing process of inflammale gas sensor through annealing in air and vacuum respectively. The Pd catalyst existing in pure metallic state showed the sensitivity higher than that of PdO. The result might be closely related to the fact that PdO as a surface acceptor would receive electrons via Pd sub-channel from $SnO_2$, and thus which reduces the sensitivity and delay the response time.

이온빔 보조 증착법을 이용하여 제작한 $SnO_2$박막을 기저 물질로한 가연성 센서에 catalyst로 ultra-thin Pd layer를 이온빔 스퍼터링으로 흡착시켰다. 가연성 기체의 센싱 메카니즘에서 Pd 촉매의 역할을 정확하게 조사하기 위해서 진공 및 공기 상에서 annealing 함으로서 Pd 촉매의 초기 산화 상태를 조절하였다. 촉매가 순수한 금속 Pd 클러스터 상태로 존재하는 $SnO_2$센서의 경우에는 PdO 클러스터가 있는 것에 비해 높은 감응성을 보였다. 이것은 PdO 클러스터가 표면 acceptor로 작용을 하는 것으로 생각되며 $SnO_2$로 부터 Pd sub-channel을 통해 전자를 받아 센서의 감도를 낮추고 응답시간을 늦추는 것으로 생각된다.