Characteristics and Fabrication of Micro Gas Sensor with Single Electrode

Micro gas sensor with single electrode was proposed for improving stability and sensitivity. Generally, metal oxide gas sensors have two electrodes for heating and sensing. This fabricated new type sensor have only a single electrode by forming a sensing material onto heating electrode. Pt as a heating and sensing electrode was sputtered on glass substrate and a $SnO_2$ sensing material was thermally evaporated on Pt electrode. $SnO_2$ was patterned by lift-off process and then thermally oxidized in $O_2$ condition for 1 hr., $600^{\circ}C$. The size of fabricated sensor was $1.9{\times}2.1\;mm^2$. As a result of CO gas sensing characteristics, this sensor showed 100 mV change for 1,000 ppm and linearity for wide range($0{\sim}10,000\;ppm$) of gas concentrations. And the sensor shows a good recovery characteristics of 1% deviation compared to initial resistance.

단일전극을 가진 마이크로 가스센서의 제작 및 특성

센서의 안정도와 감도를 개선시킬 수 있는 단일전극을 가진 열선형 마이크로 가스센서를 제작하였다. 일반적으로, 금속산화물 반도체를 이용한 가스센서는 히터전극과 감지전극의 두 개의 전극을 가지고 있다. 제작된 센서는 히터전극위에 감지물질을 형성하여 단일 전극을 가지는 구조를 가지고 있다. 히터와 감지전극으로 사용되는 Pt는 glass 기판위에 스퍼터링법으로 형성하였으며 $SnO_2$ 감지물질은 제작된 Pt 전극위에 열증착시켜 형성하였다. $SnO_2$ 막은 lift-off 공정을 이용해서 패턴을 형성하고 1시간 동안 산소분위기에서 열산화하였다. 제작된 소자의 크기는 $1.9{\times}2.1\;mm^2$이다. CO 가스에 대한 감지특성을 조사한 결과 1,000 ppm에 대해 100 mV의 출력변화를 나타내었으며, 넓은 농도범위($0{\sim}10,000\;ppm$)에서 선형적인 전압출력을 나타내었다. 또한 가스 반응 전과 반응 후의 전압출력을 비교해 볼 때, 1% 이내의 편차를 나타내는 우수한 회복성을 나타내었다.