| 초록 |
이번 연구에서는 수열합성법에 의해 합성된 p-타입 산화구리 나노막대의 일산화탄소 가스 감지 특성을 조사하였다. 특히, 본 연구에서는 전형적인 수열합성법 공정 중 수소이온농도와 합성온도를 조절하여 다양한 p-타입 산화구리 나노구조를 제작하고 결정화하였다. p-타입 산화구리를 수열합성하기 위해서 Cu(NO3)2•3H2O분말을 증류수와 혼합시킨다. 점차적으로 NaOH를 첨가시켜 Cu(OH)2가 석출되는 시점까지 첨가시킨다. 용액이 완전히 용해될 때까지 약 60분간 휘젓기(stirring)을 상온에서 진행하였다. 이와 같이 만들어진 용액을 이용해 수열합성을 하였다. 이때, 수소이온농도를 PH7~14까지 조절함으로써 수열합성의 출발 용액 형태를 달리하여 나노구조체의 모양을 나노침상형, 나노막대형, 판상형 등으로 변화시킬 수 있었다. 또한 수열합성 온도를 50~150℃로 달리하여 단계적으로 미세구조의 변화를 조사하였다. 이렇게 조사된 산화구리 샘플들은 X-선회절분석기(XRD), 장방출주사전자현미경(SEM), 광전자분석기(XPS)를 이용하여 성분 및 미세 구조 분석을 진행하였다. 미세구조의 모양에 따라 체적 대비 표면적의 차이가 굉장히 크게 나타났다. 이들 중 나노막대형 구조를 갖는 산화구리를 일산화탄소 가스 감지 센서로 활용하기 위해 우리는 자체 제작된 전류-전압 측정 장치(I-V measurement)가 사용되었다. 작동온도와 일산화탄소 농도를 변화를 시키며 저항 변화 곡선을 얻을 수 있었다. 나노막대 구조 산화구리 가스 센서는 비교적 낮은 작동온도 250℃에서 일산화탄소 농도 80ppm일 때 최대감도 ~150%를 나타냈다. 특히, 일산화탄소 농도 수 ppm의 레벨까지도 검출 가능한 것으로 확인되었다. 이러한 연구 결과들은 수열합성법으로 제작된 나노막대 구조 산화구리 가스 센서가 제작이 용이하고 공정단계가 비교적 간단하며 제작 비용이 낮은 점을 장점으로 갖는 가스센서가 될 것임을 시사해준다. |
