Journal of Sensor Science and Technology (센서학회지)

The Korean Sensors Society (한국센서학회)
권호 표지

Fabrication and Characteristics of ZnO-based thin film sensors with high selectivity for TMA gas

TMA 가스 선택성 향상을 위한 ZnO계 박막센서의 제작 및 특성

  • Park, Sung-Hyun (Dept. of Electronics Eng., Pukyong National University) ;
  • Choi, Woo-Chang (Dept. of Electronics Eng., Pukyong National University) ;
  • Kim, Sung-Woo (Dept. of Electronics Eng., Pukyong National University) ;
  • Ryu, Jee-Youl (Dept. of Electronics Eng., Pukyong National University) ;
  • Choi, Hyek-Hwan (Dept. of Electronics Eng., Pukyong National University) ;
  • Lee, Myong-Kyo (Dept. of Electronics Eng., Pukyong National University) ;
  • Kwon, Tae-Ha (Dept. of Electronics Eng., Pukyong National University)
  • 박성현 (부경대학교 전자공학과) ;
  • 최우창 (부경대학교 전자공학과) ;
  • 김성우 (부경대학교 전자공학과) ;
  • 류지열 (부경대학교 전자공학과) ;
  • 최혁환 (부경대학교 전자공학과) ;
  • 이명교 (부경대학교 전자공학과) ;
  • 권태하 (부경대학교 전자공학과)
  • Published : 2000.01.31
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Abstract

In oder to enhance the selectivity of TMA(trimethylamine) gas, the ZnO-based films which were doped with $Al_2O_3$, $TiO_2, $In_2O_3$ and $V_2O_5$ catalysts with various weight percents were deposited in oxygen by RF magnetron sputtering method. To improve electrical stability of sensors, the ZnO-based films were annealed in oxygen at $700^{\circ}C$ for 1 hour. The TMA selectivity of sensors was defined by the magnitude($S_{TMA}/S_{DMA}$ and $S_{TMA}/S_{NH3}$) of TMA sensitivity relative to DMA and sensitivity ammonia($NH_3$) sensitivity, respectively. The $ZnO+Al_2O_3(4\;wt.%)+TiO_2(1\;wt.%)+In_2O_3(1\;wt.%)$ sensor showed high $S_{TMA}/S_{DMA}$ of 5.9 and $S_{TMA}/S_{NH3}$ of 26 to 160 ppm at the working temperature of $300^{\circ}C$ respectively.

휘발성염기질소가스 중에서 TMA 가스의 선택성을 향상시키고 동작온도가 낮고 저농도에서 감도가 높은 반도체가스센서를 제작하기 위해 ZnO에 촉매불순물 $Al_2O_3$, $TiO_2$, $In_2O_3$ 및 $V_2O_5$등의 다양한 무게비가 함유된 ZnO계 타겟을 제작한 후 RF 마그네트론 스펏터링법으로 산소분위기에서 박막을 증착시켰다. 센서의 전기적 안정성을 위해 $700^{\circ}C$에서 1시간동안 산소분위기에서 열처리한 ZnO계 박막으로 센서를 제작한 후 DMA(dimethylamine), 암모니아($NH_3$) 및 TMA(trimethylamine) 가스의 감도를 조사하였다. TMA 가스선택성은 DMA 및 암모니아가스에 대한 TMA 가스의 감도비($S_{TMA}/S_{DMA}$, $S_{TMA}/S_{NH3}$)로 정의하였다. $ZnO+Al_2O_3(4\;wt.%)+TiO_2(1\;wt.%)+In_2O_3(1\;wt.%)$ 센서는 160 ppm의 가스농도와 동작온도 $300^{\circ}C$에서 DMA와 암모니아가스에 대한 TMA 가스의 최대 감도비가 각각 5.9와 26을 나타내어 선택성이 향상되었음을 알 수 있었다.

Keywords