• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
• /
• v.22 no.3
• /
• pp.145-150
• /
• 2022

An analytical model based on a modal transmission-line theory (MTLT) is developed to investigate the optical transmission through metal gratings. This model gives well physical meanings for the transmission as well as for the dispersion relations of the modes responsible for high transmission. These concepts provide accurate information even for real metals used in the visible~near-infrared wavelength range, where surface plasmon polaritons (SPP's) are excited. Furthermore, the dispersion relations allow the nature of the propagation modes to be assessed. The propagation modes are hybrid between Fabry-Pérot like modes and SPP's. It is important to consider different period and aspect ratio of metal gratings in order to determine the nature of the hybrid modes. In this paper, the sensing characteristics and mode propagation phenomena of high-performance plasma bio-sensors that depend on these variables were clearly analyzed.

• Journal of Sensor Science and Technology
• /
• v.5 no.4
• /
• pp.41-46
• /
• 1996

The Pd/Pt gate MISFET type hydrogen sensors, for detecting dissolved hydrogen gas in the transformer oil, were fabricated and their characteristics were investigated. These sensors including diffused resister heater and temperature monitoring diode were fabricated on the same chip by a conventional silicon process technique. The differential pair plays a role in minimizing the intrinsic voltage drift of the MISFET. To avoid the drift of the sensors induced by the hydrogen, the gate insulators of both FETs were constructed with double layers of silicon dioxide and silicon nitride. In order to eliminate the blister formation on the surface of the hydrogen sensing gate metal, Pt and Pd double metal layers were deposited on the gate insulator. The hydrogen response of the Pd/Pt gate MISFET suggests that the proposed sensor can detect the dissolved hydrogen in transformer oil with 40mV/10ppm of sensitivity and 0.14mV/day of stability.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.129-129
• /
• 2010

적외선 검출소자(Infrared Photodetector)는 근적외선에서 원적외선 영역에 이르는 광범위한 파장 범위의 적외선을 이용하는 기기로서 대상물이 방사하는 적외선 영역의 에너지를 흡수하여 이를 영상화할 수 있는 장비이다. 적외선 관련 기술은 2차 세계대전 기간에 태동하였으며, 현재에는 원거리 감지기술 등과 접목되면서 그 활용 분야가 다양해지고 있다. 특히 능동형 정밀 타격무기를 비롯한 감시 정찰 장비 및 지능형 전투 장비 시스템 등에 대한 요구를 바탕으로 보다 정밀하고 신속한 표적 감지 및 정보처리 기술에 관한 연구가 선진국을 통해서 활발히 진행되고 있다. 기존의 Bolometer 형식의 열 감지 소자는 반응 속도가 느리고 측정 감도가 낮은 단점이 있으며, MCT(HgCdTe)를 이용한 적외선 검출기의 경우 높은 기계적 결함과 77K 저온에서 동작해야하기 때문에 발생하는 추가 비용 등이 문제점으로 지적되고 있다[1]. 이에 반해 화합물 반도체 자기조립 양자점(self-assembled quantum dot)을 이용한 적외선 수광소자는 양자점이 가지는 불연속적인 내부 에너지 준위로 인하여, 높은 내부 양자 효율과 온도 안정성을 기대할 수 있으며, 고성능, 고속처리, 저소비전력 및 저소음의 실현이 가능하다. 본 연구에서는 적층 InAs/InGaAs dot-in-a-well 구조를 유기금속화학기상증착법을 이용하여 성장하고 이를 소자에 응용하였다. 균일한 적층 양자점의 성장을 위해서 원자현미경(atomic force microscopy)을 이용하여, 각 층의 양자점의 크기와 밀도를 관찰하였고, photoluminescence (PL)를 이용하여 발광특성을 연구하였다. 각 층간의 GaAs space layer의 두께와 온도 조절 과정을 조절함으로써 균일한 적층 양자점 구조를 얻을 수 있었다. 이를 이용하여 양자점의 전도대 내부의 에너지 준위간 천이(intersubband transition)를 이용하는 n-type GaAs/intrinsic InAs 양자점/n-type GaAs 구조의 양자점 적외선수광소자 구조를 성장하였다. 이 과정에서 상부 n-type GaAs의 성장 온도가 600도 이상이 되는 경우 발광효율이 급격히 감소하고, 암전류가 크게 증가하는 것을 관찰하였다. 이는 InAs 양자점과 주변 GaAs 간의 열에 의한 상호 확산에 의하여 양자점의 전자 구속 효과를 저해하는 것으로 설명된다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
• /
• v.25 no.6
• /
• pp.599-604
• /
• 2004

Implantable flexible sensor using polymer/metal multilayer processing technique for telemetrical real-time blood pressure monitoring is presented. The realized sensor is mechanically flexible, which can be less invasively implanted and attached on the outside of blood vessel to monitor the variation of blood pressure. Therefore, unlike conventional detecting methods which install sensor on the inside of vessel, the suggested monitoring method can monitor the relative blood pressure without injuring blood vessel. The major factor of sudden death of adults is a disease of artery like angina pectoris and myocardial infarction. A disease of circulatory system resulted from vessel occlusion by plaque can be preventable and treatable early through continuous blood pressure monitoring. The procedure of suggested new method for monitoring variation of blood pressure is as follows. First, integrated sensor is attached to the outer wall of blood vessel. Second, it detects mechanical contraction and expansion of blood vessel. And then, reader antenna recognizes it using telemetrical method as the relative variation of blood pressure. There are not any active devices in the sensor system; therefore, the transmission of energy and signal depends on the principle of mutual inductance between internal antenna of LC resonator and external antenna of reader. To confirm the feasibility of the sensing mechanism, in vitro experiment using silicone rubber tubing and blood is practiced. First of all, pressure is applied to the silicone tubing which is filled by blood. Then the shift of resonant frequency with the change of applied pressure is measured. The frequency of 2.4 MHz is varied while the applied pressure is changed from 0 to 213.3 kPa. Therefore, the sensitivity of implantable blood pressure is 11.25 kHz/kPa.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
• /
• v.26 no.5
• /
• pp.297-305
• /
• 2006

The thermal ratcheting deformation at the reactor baffle and upper internal structure of the liquid metal reactor (LMR) can occur due to movement of the hot sodium free surface. In in-service inspection of reactor internals of LMR, a new inspection technique should be developed for the detection of the thermal ratcheting damage. In this study, an inspection technique using ultrasonic guided wave is proposed for the detection of the thermal ratcheting damage of cylindrical vessels. A 316L stainless steel cylindrical shell specimen has been prepared. The thermal ratchet structural tests were cyclically performed by heat-up up to $550^{\circ}C$ with steep temperature gradients along the axial direction after cool-down by cooling water. Ultrasonic guided wave propagation has been characterized by analysis of dispersion curve of the stainless steel plate. The zero-order antisymmetric $A_0$ guided wave has been selected as the optimal mode for detection of the ratcheting deformation. It is confirmed that the thermal ratcheting deformation can be detected by the measurement of transit time difference of circumferentially propagated $A_0$ guided waves.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.29 no.6
• /
• pp.268-274
• /
• 2018

In this study we suggest a humidity-sensitive color sensor using a one-dimensional photonic crystal and Hong Kong University of Science and Technology-1 (HKUST-1), which is a metal-organic framework (MOF) substance. One-dimensional photonic crystals have a photonic band gap, due to a periodic refractive-index change, and block and reflect light components in a specific wavelength band. The refractive index of HKUST-1 differs in dry and humid environments. Herein we designed a sensor using the presence of the photonic band gap, with FDTD simulation. As a result of optical analysis, the color conversion of the reflected light was superior to the color conversion of the transmitted light. When the center wavelength of the photonic band gap was 550 nm, the maximum peak value of the wet environment increased by a factor of about 9.5 compared to the dry environment, and the color conversion from achromatic to green was excellent as a sensor. The results of this study suggest the application of MOF materials to moisture sensors, and the nanostructure design of MOF materials will expand the applications to industrial devices.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.241-241
• /
• 2010

적외선 센서는 빛의 유무에 관계없이 물체 또는 인체에서 발산하는 적외선을 감지한다. 이러한 센서를 전자 및 디스플레이 시스템과 연동하면 열영상 시스템이 되는데, 이는 전방 감시, 플랜트 감시, 보안, 방범용으로 많이 사용되며, 특히 자동차 야간 운전자 보조용으로 사용되어 최첨단, 고부가가치를 지니고 있는 핵심부품이다. 비냉각형 적외선 센서인 마이크로볼로미터는 상온에서 작동하므로 극저온 Cooler가 불필요하며, 무게와 부피가 작아 각종 시스템에 부착가능하다. 특히 볼로미터형 적외선 센서는 용량이 적은 TE cooler로 상온으로 안정화를 시키며, 진공으로 유지되는 금속 또는 세라믹 패키지를 사용하게 된다. 본 연구에서는 마이크로 볼로미터용 진공패키지를 제작하여 패키지 조립 및 측정기술에 대해 조사하였다. 패키지는 금속재질인 kovar를 사용하여 제작되었고, 내부에 TE Cooler와 장수명 진공유지를 위한 getter, 그리고 온도센서 및 볼로미터 센서 칩을 장착하여 조립하였다. 패키지 Cap ass'y와 base envelop의 솔더링 공정은 약 $200^{\circ}C$에서 수행하였으며, evacuation system을 이용하여 5일 동안 패키지 bake-out 공정을 수행하였다. 이 후 getter를 활성화시키고, seal-off 공정으로 진공 기밀을 유지하였다. 진공 패키지의 기밀성은 $6{\times}10^{-9}\;std.cm^3/sec$로 기밀성을 유지하였다. 볼로미터 센서의 반응도는 $10^2\;V/W$ 이상을 나타내었으며, 탐지도는 $2{\times}10^8\;cm-Hz^{1/2}/W$를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.305-305
• /
• 2011

표면 플라즈몬 공진(SPR) 현상을 이용한 광섬유 센서는 SPR 센서의 우수한 표면 민감도, 비표지 검출능 등의 특징은 유지하면서 측정시스템이 단순해지고 저렴하게 제작이 가능하며 원거리 검출에 유리하다는 장점으로 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 스택 제어가 용이하고 민감도 또한 우수하다는 이유로 측면 연마형 센서 구조를 적용한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존 Kretchman형태의 SPR 센서의 분해능 향상을 위해 사용된 광도파로 구조를 측면 연마형 광파이버에 적용시켰다. 금속 층 / 유전체 층 / 금속 층으로 구성되어 있는 광도파로 구조와 Au 단일 층을 사용한 기존 구조에 대한 이론 전사모사를 진행하고 실물 소자를 제작하여 특성을 평가하였다. WCSPR 센서에서는 두 개의 반사율 dips이 나타난다. 하나는 단파장영역에서 나타나는 폭이 작은 형태이며 또 다른 하나는 장파장영역에서 나타나는 폭이 넓은 형태이다. 단파장에서의 dip은 입사각에 크게 영향을 받지 않기 때문에 Wavelength interrogation mode을 이용하는 광섬유 SPR센서에 적용할 경우 분해능이 향상될 것 이다. WCSPR 센서는 도파로의 유전체층에서 진행되는 모드를 이용하면 Self-referencing을 할 수 있다, 또한 유전체 층의 두께를 변화 시켜 중심파장의 위치를 조절할 수 있는 특징을 갖고 있다. 결과적으로 광도파로 구조를 광파이버에 적용시켜 기존 Au 단일 층 구조의 SPR 센서에 비해 좀 더 정확하고 광범위한 감지를 할 수 있다.

• Korean Journal of Metals and Materials
• /
• v.48 no.2
• /
• pp.169-174
• /
• 2010

A micro gas sensor for formaldehyde (HCHO) gas was fabricated by using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology and the sol-gel process. The sensing materials of the $SnO_2$-ZnO system were synthesized by the sol-gel method. The crystal structure and thermal analysis of the $SnO_{2}$-ZnO were characterized by XRD and DSC-TGA. The fabricated gas sensors were tested at various gas concentrations (0.5~5.0 ppm) and different operation temperatures ($350{\sim}550^{\circ}C$). The $SnO_2$-10 mol%ZnO sensor showed the highest sensitivity ($R_s=0.24$) for 1.0 ppm-formaldehyde at $500^{\circ}C$ and response time (90% saturation time) was within 20 seconds.

• Korean Journal of Metals and Materials
• /
• v.49 no.5
• /
• pp.395-399
• /
• 2011

In this study, micro gas sensors for ammonia gas were prepared by adopting MEMS technology and using a sol-gel process. Three types of sensors were prepared via different synthesis routes starting with W sol and Ru sol mixture. This mixture was deposited on a MEMS platform and the platform was subsegueny heated to a temperature of $350^{\circ}C$. The topography and crystal structure of the sensing film were studied using FE-SEM and XRD. The response of the gas sensor to $NH_3$ gas was examined at various operating temperatures and gas concentrations. The sensor response increased almost linearly with gas concentration and the best sensing response was obtained at $333^{\circ}C$ for 5.0 ppm $NH_3$ for the specimen prepared by coating $WO_3$ powders with the Ru sol mixture.