Capacitance-type Alcohol Sensors using Porous Silicon Layer

다공질 실리콘 층을 이용한 정전용량형 알코올 센서

A capacitance-type sensor using porous silicon layer is developed to measure aqueous alcohol concentration. Since alcohol, so called ethanol, is very permeable into the silicon wafer, it is often used to help chemical reaction when the silicon wafer is processed under some aqueous solution. In this work, the sensing property was measured for the alcohol concentration from zero to near 100 percent with two types of samples with porous silicon layer formed in 25 and 35% HF solution, respectively. Good reliability as well as fast response time and good linearity were shown over 10kHz and the measured capacitance was observed to be inverse to alcohol concentration due to the decrease of the whole dielectric constant in porous silicon layer.

다공질 실리콘 층을 이용한 정전용량형 알코올 센서를 제조하여 수용액 상태의 알코올(혹은 에탄올) 농도를 측정하고 그 특성을 평가하였다. 알코올 중에서 술의 주성분인 에탄올은 실리콘 웨이퍼에 대해 침투성이 강하여 수용액 내에서 실리콘 웨이퍼를 가공할 때 반응을 촉진시키는 물질로서 자주 사용된다. 본 연구에서는 각각 25와 35%의 불화수소용액에서 만든 다공질 실리콘 층을 알코올 감지막으로 한 알코올 센서를 제작하여 0%에서 100%의 알코올 농도범위에 대해 감지 특성을 측정하였다. 그 결과, 100kHz 이상의 인가 주파수에 대해 빠른 응답속도 및 선형성 뿐만 아니라 양호한 재현성이 관측되었으며, 측정된 정전용량은 수용액 속의 알코올 농도가 증가할 때 다공질 실리콘 층의 전체 유전 상수가 감소하게 되어 반비례하는 관계가 관측되었다.