반도체식 가스센서 논문(P-type NiO Nanoparticles-decorated N-type Zno Nanograinednanorods를 이용한 가스센서의 수소가스 감지 특성)

소개

"반도체식 가스센서 논문(P-type NiO Nanoparticles-decorated N-type Zno Nanograinednanorods를 이용한 가스센서의 수소가스 감지 특성)"에 대한 내용입니다.

목차

I. 서론

II. 실험 방법
2.1 NiO NPs-decorated ZnO NGNRs 합성
2.2 나노물질 특성과 가스 감지 측정

III. 결과

IV. 고찰

V. 결론

참고문헌

본문내용

수소가스는 온실가스 배출을 저감하기 위한 미래청정에너지나 주요 공업의 원료로 각광받고 있지만 폭발위험에 대한 문제점을 지니고 있다.[1] 수소가스는 화염속도가 빨라서 공기 중에 소량이라도 누출되면 폭발할 가능성이 있다. 수소가스가 폭발 위험성이 매우 높은 물질로 인식되어 있는 실정이기 때문에 휘발유, 천연가스처럼 대중연료로 이용할 수 있는 시대로 진입하기 위해서 수소가스에 대한 신뢰성 있는 안전제어 기술 확보가 필요하다. 수소가스의 위험을 제어할 수 있는 경우라면 기존의 에너지 이용시스템보다 경제적이고 안전할 수 있을 것이다. 따라서 수소가 미래 에너지로 사용되기 위해서는 폭발위험에 대한 연구가 충분히 이루어져야 한다.[2]
나노구조 기반 가스센서는 높은 강도, 우수한 공간 해상도, 높은 표면적에서 발생하는 빠른 반응성 때문에 연구주제로 상당히 중요하다. 나노구조 기반 가스센서는 크기가 매우 작기 때문에 매우 낮은 분석 물질의 농도를 검출하기에 우수하다.[3], [4]
반도체금속산화물(Semiconductor metal oxide)은 가스센서에 가장 널리 사용되는 물질이다.[5] 반도체산화금속산화물은 저비용, 고감도, 급속감지시간, 제작의 용이성 부분에서 장점을 가지고 있는 재료이다. 그러나 반도체금속산화물은 작업 온도가 높고 선택성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 일반적인 반도체식 가스센서는 저농도에 대한 감도가 우수하지만 유사 가스에 대한 선택적 반응성이 부족한 면이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 나노입자를 가진 한 유형의 반도체금속산화물 나노구조체의 장식을 이용해 가스센서를 개발하였다. 나노입자가 장식된 나노그레인 구조가 이 연구의 초점이다.[5], [6]
Zinc Oxide(ZnO)는 2-6족 산화물 반도체 중 하나로 band gap 3.67eV를 가진 n-type의 직접 천이형 반도체이고 Nickel Oxide(NiO)는 band gap 4.02eV를 가진 p-type 반도체 중 하나로 직접 천이형 반도체이다.

참고자료

· Sang-Do Han, “Review and new trends of hydrogen gas sensor technologies”, J. of the Korean Sensors Society Vol. 19, No. 2 (2010) pp. 67−86
· 조영도. 수소가스 폭발의 물리화학적 특성 연구. 한국가스학회. 2012.02. p8 - 14
· Myung SikChoi, Jae HoonBang, AliMirzaei, WansikOum, Han GilNa, ChanghyunJin, Sang SubKim, Hyoun Woo Kim. Promotional effects of ZnO-branching and Au-functionalization on the surface of SnO2 nanowires for NO2 sensing. Journal of Alloys and Compounds Volume 786, 25 May 2019, Pages 27-39
· Jae-Hun Kim and Sang Sub Kim. Realization of ppb-Scale Toluene-Sensing Abilities with Pt-Functionalized SnO2–ZnO Core–Shell Nanowires. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 31, 17199-17208
· Seung Ho Jeong, Sol Kim, Junho Cha, Min Soo Son, Sang Han Park, Ha-Yeong Kim, Man Ho Cho, Myung-Hwan Whangbo, Kyung-Hwa Yoo* and Sung-Jin Kim*, “Hydrogen Sensing under Ambient Conditions Using SnO2 Nanowires: Synergetic Effect of Pd/Sn Codeposition”, Nano Letters, 2013, 13(12), 5938-5943.
· Derek R. Miller, Sheikh A, Akbar, Patricia A. Morris. Nanoscale metal oxide-based heterojunctions for gas sensing: A review. Sensors and Actuators B: Chemical Volume 204, 1 December 2014, Pages 250-272
· Sun-Woo Choi, Akash Katoch, Jae-Hun Kim and Sang Sub Kim. Striking sensing improvement of n-type oxide nanowires by electronic sensitization based on work function difference. J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 1521
· Keumyoung Seo, Jihye Bong, Jae-Woo Kim, Yoon-Ho Song, Yong Ho Shin, Yongmin Kim, and Sanghyun Ju.. Substrate-Dependent Differences in the Crystal Structures and Optical Properties of ZnSe Nanowires. Hindawi Publishing Corporation Journal of Nanomaterials. Volume 2015, Article ID 201420, 6 pages
· Jungkeun Lee, Changhyun Jin, Hyunsu Kim and Chongmu Lee. Structure and Luminescence of CdO-coated ZnSe Nanorods. Journal of the Korean Physical Society, Vol. 58, No. 5, May 2011, pp. 1279∼1283
· Gun-Joo Sun, Jae Kyung Lee, Wan In Lee, Ram Prakash Dwivedi, Chongmu Lee & Taegyung Ko. Ethanol sensing properties and dominant sensing mechanism of NiO-decorated SnO2 nanorod sensors. Electronic Materials Letters volume 13, pages260–269(2017)
· Sunghoon, ParkSoyeon, AnHyunsung Ko, /Changhyun and JinChongmu Lee. Synthesis of Nanograined ZnO Nanowires and Their Enhanced Gas Sensing Properties. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 7, 3650-3656
· Soyeon An, Sunghoon Park, Hyunsung Ko, Changhyun Jin, Wan In Lee, Chongmu Lee. Enhanced gas sensing properties of branched ZnO nanowires. Thin Solid Films Volume 547, 29 November 2013, Pages 241-245
· Jae0-Hun Kim, Ali Mirzaei, Hyoun Woo Kim, Ping Wu, Sang Sub Kim, Design of supersensitive and selective ZnO-nanofiber-based sensors for H2 gas sensing by electron-beam irradiation. Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 293, 15 August 2019, Pages 210-223
· 윤진호, 이회중, 김정식. SnO2-ZnO를 이용한 가스 센서의 포름알데히드 가스 감지특성. ]대한금속·재료학회지 (Kor. J. Met. Mater.), Vol. 48, No. 2, pp. 169~174
· 박진수. 육방정계 텅스텐옥사이드 나노분말의 합성과 고성능 가스센서응용을 위한 성능 평가. J.vKorean Powder Metall. Inst, Vol. 26, No.1, 28-33, 2019
· 곽병섭, 김성일, 강미숙. ZnO를 이용한 광 전기화학적 수소제조 반응 시 Ag 첨가 영향. 한국공업화학회. 2017. p245~251
· 이경남, 박왕희, 김준동. SnO2 기반의 투명 UV 광 검출기. 한국전기전자재료학회. 2017. p806~811